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| Kurztitel: | EnOB: plus-EQ-Net_II |
| Ausführende Stelle: | Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm - Institut für Energie und Gebäude |
| Förderinitiative: | Energieoptimierte Gebäude - Regelungstechnik, Betriebsoptimierung und Monitoring |
| Laufzeit: | 08.2021 bis 07.2024 |
| Bewilligte Summe: | 405.734 € |
| Förderkennzeichen: | 03EN1046C |
| Projektberichte (TIB): |
Link zum Informationssystem der Energieforschungsförderung - EnArgus
Teilvorhaben Technische Hochschule Nürnberg
Das Teilvorhaben der Technischen Hochschule Nürnberg adressiert die Betriebsoptimierung des Gesamtsystems. Hierfür soll bei Bedarf die Mess-, Steuer-, und Regelungstechnik erweitert werden. Komplexe Regelstrategien werden in der Praxis erprobt und das Optimum aus Effizienz, Komfort und Betriebssicherheit erarbeitet. Ein weiterer Fokus liegt auf der wissenschaftlichen Analyse des neuartigen Geothermiesystems und deren Einbindung in die Gesamtstrategie. Hiermit sollen so die energetischen Projektziele erreicht und ein saisonales Regelungskonzept realisiert werden.
Betriebsoptimierung
Die Anlagentechnik in der Energiezentrale des Gebäudes pulsG ist multivalent ausgeführt. Es befinden sich neben zwei Blockheizkraftwerken (Erdgas), zwei Wasser-Wasser-Wärmepumpen und eine Sole-Wasser-Wärmepumpe. Die Wasser-Wasser-Wärmepumpen (je 67 kWth) nutzen als Wärmequelle die unter der Tiefgarage befindliche Großkollektoranlage. Die Sole-Wasser-Wärmepumpe (13 kWth) nutzt die über eine Abluftwärmerückgewinnungsanlage nutzbar gemachte thermische Energie als Wärmequelle. Die Abluftwärmerückgewinnungsanlage wiederum ist an der Abluft aus den Badezimmern der 66 Wohneinheiten angeschlossen.
Über einen 10.000 Liter fassenden Pufferspeicher kann thermische Energie zwischengespeichert werden. Weiterhin besitzt das Energiesystem Schnittstellen zum Austausch von Abwärme der Kältemaschine des Vollsortimenters auf verschiedenen Temperaturniveaus. Es wird ermöglicht, thermische Energie in Richtung des Energiesystems des Gebäudes auszutauschen als auch bei Bedarf thermische Energie in Richtung des Vollsortimenters.
Um geringe Verteilverluste im Gebäude zu realisieren, beträgt die Vorlauftemperatur im Hauptheizungsstrang unter 48 °C. Für die Trinkwarmwasserbereitung stehen den Nutzern in den 66 Wohneinheiten dezentrale Wohnungsstationen zur Verfügung, welche das kalte Frischtrinkwasser über einen Wärmetauscher vorwärmen. Aus Komfortgründen kann der Nutzer mithilfe einer Fernbedienung die endgültige Zapftemperatur des Trinkwarmwassers auf die gewünschte Temperatur anheben. Die Temperaturanhebung erfolgt über einen elektrischen Durchlauferhitzer.
Eine Übersicht über das gesamte Energiekonzept ist im Diagramm ersichtlich:
Von Bedeutung für das Arbeitspaket der "Betriebsoptimierung" ist hierbei das Zusammenspiel der multivalenten Anlagentechnik zu optimieren, Verteilverluste im System zu senken sowie den regenerativen Anteil der Energiebereitstellung zu erhöhen.
Geothermie
Unterhalb der Tiefgarage des Gebäudes pulsG befindet sich eine Großkollektoranlage mit einer Fläche von ca. 2.100 m². Die 13 Erdwärmekollektoren sind in Einkornbeton eingegossen und nutzen vor allem das örtlich fließende Grundwasser als Energiequelle. Weiterhin werden die Erdwärmekollektoren über eine passive Raumkühlung der Gewerbeeinheiten sowie über Abwärme der Kältemaschine des Vollsortimenters auf niedrigem Temperaturniveau regeneriert.
Betrachtungspunkte bei der Großkollektoranlage ist das geothermische System hinsichtlich verbesserter Ansteuerung der Erdwärmekollektoren zu optimieren. Eine Erhöhung des Anteils der geothermischen Energie an der Gesamtenergiebereitstellung ist anzustreben. Hierfür wird das geothermische System über ein 2D als auch 3D-Simulationsprogramm nachgebildet und mit Messdaten validiert. Aus den Simulationsergebnissen sollen Optimierungspotenziale abgeleitet werden, die an der Großkollektoranlage umgesetzt werden. Eine Bewertung der Optimierungspotenziale soll stattfinden.
Sonstige Veröffentlichungen
Konferenzbeiträge
Schmid, M. (2023): Oberflächennahe Geothermie als Lösung im innerstädtischen Kontext (+EQ-Net II). In: Berliner Energietage, Berlin, 05 Mai 2023.
Schmid, M.; Stockinger, V. (2022): +EQ-Net II – Betriebsoptimierung steigert Energieeffizienz: Erste Ergebnisse aus der messdatengestützten Analyse des Wohn- und Geschäftsgebäudes pulsG in Geretsried. In: 12. Projektleitungstreffen der Begleitforschung Energiewendebauen, Berlin, Deutschland, 09 Nov. 2022.
Schmid, M. (2022): Projektvorstellung Forschungsvorhaben +EQ-Net II - Netzneutrales Wohn- und Geschäftsgebäude pulsG in Geretsried - Monitoringphase. In: INUAS Konferenz 2022, Zürcher Hochschule für angewandte Wissenschaften, Hochschule München, FH Campus Wien, Winterthur, Schweiz, 08 Sept. 2022.
Schriftliche Veröffentlichungen
Schmid, M.; Stockinger, V. (2023): Hydraulischer Abgleich als Schlüssel zur Energieeffizienz, Beitrag in: BWK Energie, Band 75, Ausgabe 3-4, ISSN: 1618-193X.
Zeh, R.; Schmid, M.; et. al (2023): 5th Generation District Heating and Cooling Networks as a Heat Source for Geothermal Heat Pumps, Chapter in: Geothermal Heat Pump Systems, Springer International, ISBN: 978-3-031-24523-7.
Schmid, M. (2022): Monitoring and first analysis of a large-scale geothermal collector system under a residential and commercial building. In: European Geothermal Congress 2022, Berlin, Deutschland, 17-21 Okt. 2022, ISBN 978-2-960-19462-3.
Posterbeiträge
Werner, P. (2022): Nutzung oberflächennahester Geothermie im urbanen Raum - 3D-Simulation von unter Gebäuden liegenden Erdkollektoren. Posterbeitrag bei INUAS Konferenz 2022, Zürcher Hochschule für angewandte Wissenschaften, Hochschule München, FH Campus Wien, Winterthur, Schweiz, 08 Sept. 2022.
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