Gebäude mit Geo-HEP kühlen und beheizen
Gebäude benötigen im Jahresverlauf häufig sowohl Kühl- als auch Wärmeenergie. Das Geo-HEP-System kann beide Anforderungen innerhalb einer gemeinsamen geothermischen Infrastruktur unterstützen.
Im Kühlbetrieb wird überschüssige Wärme aus dem Gebäude über einen geschlossenen Wärmeträgerkreislauf zu den Hochleistungsenergiepfählen transportiert und an den Untergrund abgegeben. Im Heizbetrieb kann das System wiederum als Wärmequelle für eine Wärmepumpe dienen.
Das Geo-HEP-System eignet sich sowohl für Neubauten als auch für die Prüfung einer Integration in bestehende Heiz- und Kühlsysteme.
Passive Gebäudekühlung mit dem Untergrund
Unter geeigneten Bedingungen kann die Kühlung eines Gebäudes weitgehend passiv erfolgen.
Dabei wird überschüssige Wärme aus dem Gebäude an das Geo-HEP-System übergeben und anschließend über die Hochleistungsenergiepfähle an den Untergrund abgeführt. Eine dauerhaft arbeitende klassische Kältemaschine ist in diesem Betriebsfall nicht erforderlich.
Elektrische Energie wird hauptsächlich für Umwälzpumpen sowie die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik benötigt.
Ob passive Kühlung möglich ist, hängt insbesondere von den erforderlichen Temperaturen, dem Lastprofil und den Standortbedingungen ab.
Im Winter Wärmequelle für die Wärmepumpe
Im Heizbetrieb kann das Geo-HEP-System als geothermische Wärmequelle für eine Wärmepumpe genutzt werden.
Die Wärmepumpe hebt die aus dem System bereitgestellte Wärme auf das Temperaturniveau an, das für die Wärmeversorgung des Gebäudes erforderlich ist.
Die über das Jahr vergleichsweise konstanten Temperaturen des Untergrunds schaffen dafür günstige Arbeitsbedingungen. Wie effizient das Gesamtsystem arbeitet, hängt unter anderem von den benötigten Vorlauftemperaturen, dem Lastprofil, der Geologie und der hydraulischen Einbindung ab.
Kühlen und Heizen mit derselben Infrastruktur
Eine besondere Stärke liegt in der kombinierten Nutzung derselben geothermischen Infrastruktur.
Während der Kühlperiode wird Wärme aus dem Gebäude in das geothermische System eingebracht. Im Heizbetrieb kann das System wiederum Wärme aus dem Untergrund für eine Wärmepumpe bereitstellen.
Je nach Anlagenkonzept kann damit die über das Jahr unterschiedliche Nachfrage nach Wärme und Kälte innerhalb eines gemeinsamen Energiekonzepts betrachtet werden.
Die integrierte Wassermasse des Hochleistungsenergiepfahls dient dabei der kurzfristigen thermischen Lastpufferung. Sie ist nicht mit dem eigenständigen Geo-HEP-Saisonalspeicher gleichzusetzen.
Für welche Gebäude kommt Geo-HEP in Betracht?
Als typische Einsatzbereiche nennt Geo-HEP insbesondere:
- Gewerbegebäude
- Verwaltungsgebäude
- Produktionsgebäude
- Gebäude mit gleichzeitigem oder zeitversetztem Wärme- und Kühlbedarf
Ob ein Gebäude tatsächlich geeignet ist, wird anhand des Energiebedarfs, der vorhandenen beziehungsweise geplanten Gebäudetechnik und der Standortbedingungen untersucht.
Neubau und Modernisierung
Bei Neubauten kann Geo-HEP von Beginn an in das Heiz- und Kühlkonzept integriert werden. Dadurch können Wärmequelle, Kühlung, Wärmepumpe und Anlagenhydraulik gemeinsam geplant werden.
Auch bei bestehenden Gebäuden kann eine Integration geprüft werden. Entscheidend ist, wie die vorhandene Heiz- und Kühlinfrastruktur aufgebaut ist und welche Temperaturniveaus benötigt werden.
Die technische Lösung wird daher projektspezifisch entwickelt und nicht nach einem starren Standardschema umgesetzt.
Standortbedingungen bestimmen die Auslegung
Geologie und Hydrogeologie beeinflussen, wie viel Wärme der Untergrund aufnehmen und wieder abgeben kann.
Für die Auslegung werden unter anderem Aufbau und Schichtung des Untergrunds, Wärmeleitfähigkeit, Bohrbarkeit, Grundwasserverhältnisse, zulässige Bohrtiefe und verfügbare Fläche betrachtet.
Aus diesen Parametern sowie dem Wärme- und Kältebedarf des Gebäudes ergibt sich die erforderliche Anzahl und Dimensionierung der Hochleistungsenergiepfähle.
Gebäude ganzheitlich betrachten
Für die technische und wirtschaftliche Bewertung ist nicht allein die maximale Heiz- oder Kühllast entscheidend. Wichtig ist das Lastprofil über das Jahr und die Frage, wann und in welchem Umfang Wärme und Kälte benötigt werden.
Auf dieser Grundlage kann geprüft werden, wie passive Kühlung, Wärmepumpe und Geo-HEP sinnvoll miteinander kombiniert werden können.