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N. Kerenchev:
"Erdwärmenutzung Von Dämmen";
Supervisor: D. Adam, D. Kohlböck; Institut für Geotechnik, 2010; final examination: 2010.

This study includes the investigation of embankments as an alternative heat source
for heating and cooling of nearby roads or buildings Energy dams can be compared
with conventional shallow geothermal energy sources (i.e. horizontal ground heat
exchangers). However, embankments are built with specific material, which can have
different material properties in comparison to the soil around horizontal ground heat
exchangers. Additionally, the collector pipes can have different material properties in
comparison to those, used in earth-coupled concrete structures, as piles, diaphragm
walls etc. The so called "energy geotextile", known from heat exchanger system in
tunnels, can also be used in embankments.
In a first step, a numerical simulation is performed in order to determine the amount
of extractable thermal energy. The thermal soil- and collector parameters and other
model parameters (i.e. grid size) are adapted and the influences of these parameters
are investigated. The amount of collector pipes, in a single, double or triple layer
system is simulated. Hence, the optimum collector system can be derived, which
provides the most efficient solution for the embankment. This is especially important
to determine, whether the extractable thermal energy is sufficient for the heating and
cooling of nearby buildings and roads.

Diese Studie umfasst die Untersuchung von Dämmen als alternative Wärmequelle
für Straßenheizung bzw. -kühlung oder für Gebäudeheizung. Dämme werden mit
spezifischem Material gebaut, dessen Eigenschaften sich unter Umständen von dem
anstehenden Bodenmaterial bei Flächenkollektoren unterscheiden können. Ebenso
unterscheidet sich dieses System von den so genannten Massivabsorber, bei denen
Absorberleitungen in massige Betonelemente eingelegt werden (z.B. bei Flach- und
Tiefgründungen). Die Rohrleitungen, über die der Wärmeentzug erfolgt, haben
ähnliche Dimensionen und Materialien wie bei anderen Anlagen, aber die
Absorbertypen können sich unterscheiden. Zur Verwendung gelangen
Flächenkollektoren und Energievliese, deren Eigenschaften schon wissenschaftlich
untersucht wurden.
Die numerische Modelluntersuchung ist ein erster Schritt zur Ermittlung, wie viel
thermische Energie sich aus den Dämmen entziehen lässt und ob diese für die
teilweise oder volle Straßen- bzw. Gebäudeheizung ausreichend ist. Die
wärmetechnischen Bodenparameter können aus bisherigen Untersuchungen
übernommen werden. Im Modell werden dann die Modellparameter wie
Elementgröße, Rohrtemperatur und Wärmedurchlaßkoeffizient des Rohres
untersucht. Basierend darauf wird danach die Variation der Lagenanzahl und der
Kollektoranzahl untersucht. Dabei liefern diese Untersuchungen wichtige qualitative
und quantitative Zusammenhänge bei der geothermischen Nutzung von Dämmen.

Erdwärmenutzung; Dämme

http://publik.tuwien.ac.at/files/PubDat_233052.pdf