Entwicklung eines Modellversuchs für die Optimierung von Erdwärmesonden

Erdbau, Erneuerbare Energien, Geothermie, Wärmepumpe, Messtechnik

Fachhochschule Bielefeld
Fachbereich Campus Minden
Artilleriestr. 9
32427 Minden

Projektleitung
Prof. Dr.-Ing. Hans-Georg Gülzow. FH Bielefeld, Abt. Minden, FB 2
Tel.: 0571 - 8385-0  hans-georg.guelzow@fh-bielefeld.de

Vertretung
Dipl.-Ing. Holger Paetsch  holger.paetsch@fh-bielefeld.de

Laufzeit
seit September 2010

Projektförderung
Fachhochschule Bielefeld

Bild:  Versuchsaufbau

Kurzbeschreibung
Aus einer Diplomarbeit am Campus Minden zum "Vergleich von Erdwärmesonden und Kollektoren" entstand die Überlegung, wie der thermische Kurzschluss zwischen Vor- und Rücklauf bei Erdwärmesonden verhindert bzw. seine Auswirkung minimiert werden kann. In bereits in der Schweiz durchgeführten Feldversuchen konnten bisher keine befriedigenden Ergebnisse erzielt werden.

Am Campus Minden wurde ein Modellversuch im Labormaßstab gebaut, um mögliche konstruktive bzw. betriebstechnische Verbesserungen im Bereich der Erdwärmesonden zu testen und weiterzuentwickeln. In diesem Modellversuch soll die Temperaturverteilung im Boden gemessen und die Auswirkung von Veränderungen im Primärkreislauf einer Erdwärmesonde erprobt werden. Das Ziel ist eine Optimierung des Temperaturgewinns, um Erdwärmesonden effektiver nutzen zu können.

Für den Modellversuch wurde ein Schachtsystem mit einer Höhe von 3,20 m und einem Durchmesser von 1,20 m verwendet. Das Bild zeigt den Aufbau des Modells. Die Bodenfüllung besteht aus erdfeuchtem Sand. In der aus einem Dämmer SOILthermflow K gegossenen Sonde Ø 100 mm verläuft eine Rohrschleife mit einem Innen-Ø von 8 mm. Die Sonde wird mit ca. 40°C warmen Wasser gefüllt. Das Versuchsprogramm sieht Betriebssimulationen mit unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten und Variationen im Aufbau der Rohrschleife vor. Die Temperatur des Vor- und Rücklaufs in der Sonde und in verschiedenen Abständen von der Sonde im Boden werden mit 10 Temperaturfühlern gemessen und kontinuierlich aufgezeichnet.

Die in den Versuchsserien mit dem Modell gewonnenen Erkenntnisse sollen später in einem Feldversuch umgesetzt und überprüft werden.