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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Forschung: Versuchseinrichtung zur Grundwasser- und Altlastensanierung (VEGAS)

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Einfluss des Betriebs von Wärmepumpen auf potenzielle Durchfrostung einer Erdwärmesonde
Projektleiter:Jürgen Braun, Ph.D.
Wissenschaftliche Mitarbeiter:Dipl.-Ing. Simon Kleinknecht
Giulia Giannelli, M.Sc.
Projektdauer:1.11.2014 - 31.12.2015
Finanzierung:BW-Plus
Kommentar:

Dieses Projekt gehört zum Forschungsschwerpunkt:
Messtechnik und Erkundung

Geothermie

Publikationen: Link

Zusammenfassung:

Frost-Tau-Wechsel beim Betrieb von Erdwärmesonden (EWS) kann zu einer Beschädigung des Verpressmaterials der EWS aber auch des umliegenden porösen Mediums führen. Um einer potentiellen Durchfrostung einer EWS vorzubeugen wird die minimale Zulauftemperatur der EWS auf minus 3°C begrenzt. Diese Minimaltemperatur wurde basierend auf Erfahrungswerten und numerischen Modellrechnungen konservativ festgelegt. Es liegen jedoch keine detaillierten experimentellen Untersuchungen von Temperaturgradienten und -isothermen innerhalb des Sondenraums vor, die diese Festlegung wissenschaftlich untermauern (hinterfragen) könnten.
In Abhängigkeit verschiedener Lastfälle soll eine neue EWS-Anlage im VEGAS-Versuchsbehälter durch ihre hoch-aufgelöste Instrumentierung erstmals zeitlich und räumlich aufgelöste Temperaturgradienten und Profile innerhalb und (bei entsprechender externer Ausstattung mit Messlanzen) im Nahbereich einer EWS liefern. Schwerpunkt der Untersuchungen ist zum einen festzustellen, wann eine Durchfrostung des Sondenraums stattfindet und zum anderen möglich Nutzungsszenarien zu beschreiben, die bei maximaler Auslastung der Wärmepumpe einen frostfreien Betrieb der EWS sicherstellen.