| Abstract |
Die thermische Nutzung des Untergrunds stellt eine vielversprechende Moeglichkeit der Energiegewinnung im Waermesektor dar. Durch die Integration von Waermetauscherrohren in ohnehin erforderliche Bauteile koennen verschiedene Funktionen in einem Bauteil vereint werden. Somit koennen die Installationskosten im Vergleich zu herkoemmlichen Systemen der oberflaechennahen Geothermie (Erdwaermesonden, Erdwaermekollektoren) deutlich reduziert werden. Der Energiepfahl stellt das (weltweit) am weitesten verbreitete thermo-aktive Bauteil dar. In neuerer Zeit werden auch andere erdberuehrende Bauteile, wie z.B. Waende, Bodenplatten oder Tunnel thermisch aktiviert. Am Lehrstuhl fuer Geotechnik im Bauwesen der RWTH Aachen (GiB) wurden in diesem Zusammen-hang thermo-aktive Abdichtungselemente entwickelt. Durch die Anordnung der Waermetauscherrohre direkt in der Abdichtungsebene kann ein nahezu direkter Kontakt zum Erdreich hergestellt werden, wodurch sich der Waermeuebergangswiderstand des Systems deutlich reduziert werden kann.Waehrend fuer Erdwaermesonden oder Erdwaermekollektoren eine Reihe von Erfahrungswerten und Berechnungs-ansaetzen existieren, fehlen fuer (flaechige) thermo-aktive Bauteile funktionsfaehige Berechnungsansaetze oder Erfahrungswerte. Am GiB wurde ein Berechnungsansatz entwickelt, welcher durch die Geophysica Beratungsge-sellschaft mbH (Aachen) in das Finite-Differenzen Programm SHEMAT-Suite implementiert wurde. Dabei wer-den alle am Waermetransport beteiligten Prozesse im Bauteil durch thermische Widerstaende abgebildet. Durch die Kopplung mit einem numerischen Untergrundmodell koennen somit alle Einflussfaktoren auf die Leistungsfaehig-keit des Systems abgebildet werden. Die Modellgroesse und die Rechenzeiten sind jedoch gegenueber vollstaendig diskretisierten numerischen Modellen deutlich geringer.Mit Hilfe des neuen Berechnungsmoduls ist auch die Berechnung von thermo-aktiven Bauteilen im Grundwas-ser moeglich. Bei flaechigen Bauteilen ist neben dem Betrag der Grundwasserstroemung auch die Stroemungsrich-tung in Relation zum Bauteil von entscheidender Bedeutung. Durch eine stroemungsangepasste Anordnung der Absorberrohre kann die Effizienz der Systeme deutlich gesteigert werden. Dabei ist neben der Rohrpositionie-rung, auch die Rohranzahl, die Rohrfuehrung, der Rohrabstand und die Lage von Vor- und Ruecklauf an die Stroemungssituation anzupassen.In dem Beitrag soll der Berechnungsansatz fuer flaechige thermo-aktive Bauteile sowie seine Verifizierung vorge-stellt werden. Darueber hinaus sollen die Anwendungsmoeglichkeiten des Ansatzes vorgestellt werden. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Betrachtung von Bauteilen im stroemenden Grundwasser. |