Lars Staudacher, Peter Osgyan
ZAE Bayern, Deutschland
In Ballungszentren werden in kritischen Bereichen Außenflächen beheizt, um sie im Winter frei von Eis und Schnee zu halten. Besonders sensibel sind hier die von Personen direkt genutzten Flächen wie Treppen, Haltestellen, Bahnsteige, Auffahrten, Rampen, Straßenkreuzungen und auch Fußgängerzonen. Bisherige Maßnahmen wie Räumdienste, Split- und Salzstreuen sind mit hohen Kosten und wie beim Streusalz auch mit einer erheblichen Umweltbelastung verbunden. Deshalb ist hier in den nächsten Jahren mit einer steigenden Nachfrage und damit einer Zunahme im Energieverbrauch zu rechnen. Im Rahmen dieses Vorhabens soll deshalb mit wissenschaftlichen Methoden die Basis für eine neue Technik erarbeitet werden, die Umweltwärme hocheffizient bereitstellt.
Während in der Vergangenheit sehr kritische Bereiche direkt elektrisch beheizt wurden, kommen heute bereits andere Techniken wie erdgekoppelte Wärmepumpen zum Einsatz. Mit dieser Technik kann zwar der Energieeinsatz deutlich verringert, aber nicht völlig vermieden werden. Mit der neuen Technik der direkt gekoppelten CO2-Erdwärmesonde die ausschließlich Erdwärme nutzt ist dagegen kein zusätzlicher Energiebedarf für Pumpen oder einen Kompressor erforderlich. Dadurch kann konventionelle Energie eingespart und damit der CO2-Ausstoß erheblich reduziert werden.
Ziel des Vorhabens GERDI ist es, die im Projekt „Umweltinerte, emissionsfreie und autarke Niedertemperatur Weichenheizung“ entwickelte Technologie eines ausschließlich mit Umweltwärme betriebenen Heizsystems, auf ein wesentlich breiteres Anwendungsfeld zu erweitern und mit wissenschaftlichen Methoden die dafür erforderlichen Grundlagen zu erarbeiten. Neben anderen Verkehrsflächen wie Gehwegen, Treppen, Haltestellen, Parkplätzen, Tiefgaragenzufahrten, Steigungsstrecken und Brücken die im Winter frei von Schnee- und Eis gehalten werden müssen, sind hocheffiziente Oberflächenheizsysteme auch interessant für andere, herkömmliche Heizanwendungen z.B. in Wohn- oder Bürogebäuden oder in Industriehallen. Der Vorteil der neuen Technik ist dabei, dass die gesamte Wärmeübertragung vom Erdreich bis zur Oberfläche minimale Temperaturdifferenzen benötigt.
Im geplanten Vorhaben sollen die technischen Anforderungen an verschiedenen Oberflächenbelägen für unterschiedliche Anwendungen zusammengestellt und die Integration von speziellen CO2-Heizelementen geprüft werden. Des Weiteren soll der Wärmetransport in den Oberflächenheizelementen, in den Zuleitungen und in der Sonde sowohl theoretisch als auch experimentell untersucht werden und daraus Auslegungsrichtlinien für derartige Systeme erarbeiten werden. Für die Erdwärmesonde soll unter anderem die Wechselwirkungsgrenze experimentell für unterschiedliche Durchmesser ermittelt werden. Bei den Verbindungsleitungen soll der Einfluss des Gefälles und des Durchmessers auf die maximal übertragbare Leistung untersucht werden. Auch für den Kondensator muss der Einfluss des Gefälles und des Durchmessers auf das Übertragungsverhalten untersucht werden. Insgesamt soll ein tieferes Verständnis der physikalischen Abläufe in einem CO2-Thermosiphon für diese Anwendung erarbeitet werden.
In dem Beitrag wird ein Überblick über das Gesamtprojekt gegeben sowie erste Ergebnisse vorgestellt.
Präsentation hier
