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Der Wärmehaushalt der Erdkruste bei der Erdwärmegewinnung Read chapter Read first chapter

2015 | OriginalPaper | Chapter

4. Berechnung von Erdwärmeanlagen

Authors : Frieder Häfner, Rolf-Michael Wagner, Linda Meusel

Published in: Bau und Berechnung von Erdwärmeanlagen

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Die Berechnung von Erdwärmesonden erfordert die mathematische Lösung der Wärmetransportgleichung sowohl im Erdreich als auch in den Rohren der EWS. Analytische Lösungen sind nur für homogene Modellvorstellungen ableitbar, d.h. für Räume mit konstanten Eigenschaften (Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität u.a.). Die hier dargestellten Lösungen können zur Verifizierung von numerischen Simulationen genutzt werden.
Die numerische Lösung der Wärmetransportgleichung einschließlich der thermodynamischen Besonderheiten, wie Gefrieren des Porenwassers mit Schmelzwärme und sprunghafter Änderung der Wärmeleitfähigkeit bei Gefriertemperatur bzw. Verdampfungs- und Kondensationsvorgängen in Direktverdampfersonden erfolgt mit der Bilanzmethode (Finite Volumenmethode). Die Berechnung von einzelnen EWS erfolgt mit der Software ModTherm, für Sondenfelder mit ModGeo3D. Die Programme sind als Demo-Versionen mit entsprechenden Manuals unter www.blz-geotechnik.de/software abrufbar.
Am Beispiel einer Einfamilienhaus-Gebäudeheizung und der Heizung/Kühlung eines Geschäftshauses werden verschiedene Sondentypen hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit, ihrer energetischen Effizienz und ihrer Wirtschaftlichkeit verglichen. Zur Optimierung von Anlagen werden verschiedene technologische Einflussmöglichkeiten energetisch bewertet.

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Footnotes
1
Unter Dispersion im porösen Medium wird hier sowohl der Wärmetransport in Richtung des Geschwindigkeitsvektors (longitudinal) als auch senkrecht dazu (transversal) verstanden, der durch die chaotische Struktur der Porenkanäle entsteht. Wenn das Porenfluid unbeweglich ist, entfällt auch der dispersive Transport.
 
2
Unter Upwind-Methode oder Upstream-Wichtung versteht man die Berechnung des der Zelle zu- oder aus der Zelle abfließenden konvektiven Wärmestromes mit der Temperatur der jeweils stromoberhalb gelegenen Zelle.
 
3
Fortran ist nach wie vor die Programmiersprache der mathematischen Physik, da sie schnelle Software erzeugt. Diese Software läuft unter Windows 7 und und höheren Versionen (bei Bedarf auch unter Windows XP und anderen Systemen).
 
Literature
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Metadata
Title
Berechnung von Erdwärmeanlagen
Authors
Frieder Häfner
Rolf-Michael Wagner
Linda Meusel
Copyright Year
2015
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
Book
Bau und Berechnung von Erdwärmeanlagen

Print ISBN: 978-3-662-48200-1

Electronic ISBN: 978-3-662-48201-8

Copyright Year: 2015

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-48201-8_4