Schlussbericht zu den Temperaturmessungen in EWS mit Glasfaser-Laser-Technologie
16.12.2020Der Ringraum von drei Erdwärmesonden eines Mehrfamilienhauses in Lausen BL wird seit 2016 mittels Temperaturmessungen überwacht und deren Veränderungen im Raum und über die Zeit analysiert. Nun liegt der Schlussbericht vor.
Entwicklung Untergrundtemperatur in EWS A2. Darstellung der Temperatur (blau = kalt bis rot = warm) im Ringraum der EWS A2 über die Zeit (x-Achse) und die Tiefe in der EWS (y-Achse). Die schwarze Kurve zeigt die gedämpfte Aussentemperatur (mit Aussenfühler gemessen). Vertikale rote Linien spiegeln das Freecooling wider.
Die Temperatur der Erdwärmesonden wird seit gut vier Jahren mittels Glasfaser-Laser-Technologie ermittelt. Die Veränderungen werden mit den aufgezeichneten Daten der Wärmepumpe, eines Wärmezählers im Solekreislauf, der Witterung und der Geologie korreliert. Mit Hilfe einer inaktiven Messonde in einer benachbarten Kernbohrung, welche im Mittel 3m von einer aktiven EWS entfernt liegt, wird die Ausbreitung der Kältefront um die aktive EWS vermessen.
In einem ersten Schlussbericht 2018 wurden detailliert die vielfältig erhobenen Untergrundparameter, das Wärmesystem mit allen erfolgten Optimierungen und die ersten Erkenntnisse beschrieben. Letztere hatten besonders den Fokus auf kurzfristige und jahreszeitliche Variationen und den Einfluss von veränderten Parametern im Wärmesystem. Im vorliegenden Schlussbericht liegt der Fokus auf der räumlichen Temperaturentwicklung im Untergrund, insbesondere dem Einfluss der Geologie und der Sondengeometrie.
Die Messwerte und Erkenntnisse werden nun im universitären Umfeld vertieft mit Hilfe von Simulationen und Modellierungen weiter ausgewertet. Zusammen mit den bisher gewonnenen Erkenntnissen sollen Prozesse im Untergrund besser verstanden und quantifiziert werden, damit zukünftige EWS und Wärmesysteme genauer der Realität entsprechend dimensioniert und optimiert werden können. Auch die Effektivität des Freecoolings kann mit den Messdaten genauer quantifiziert werden.
Die Messungen haben gezeigt, dass das Wärmepumpensystem, insbesondere das Freecooling richtig eingestellt werden muss, damit es überhaupt relevante Beiträge leistet. Trotz mehrmaliger Optimierungen des Wärmesystems liegt die Regeneration durch Freecooling bei einem Neubau bei nur einigen Prozent des Wärmeentzugs. Das Sondenfeld ist ausreichend dimensioniert, denn die tiefsten gemittelten Tagestemperaturen sanken nicht unter 4-7°C und während der 4.5 Messjahre kühlte der Untergrund um ca. 2°C ab, wobei sich in den letzten drei Wintern die Temperaturen eingependelt haben. Im Frühsommer regenerierte sich der Untergrund weitgehend wieder. Die Kältefront erreichte messbar die nahegelegene inaktive Messsonde und es wurde eine jährliche Abkühlung von ca. 0.3-0.4°C gemessen. Diese variiert mit der Tiefe und Geologie. Rund 15-20% der Messsonden-Länge werden von der Oberfläche bzw. vom ungenutzten unterlagernden Raum her regeneriert. Eine gegenseitige Beeinflussung der EWS liegt bisher im Bereich von wenigen Zehntel Grad. Die Abstände zwischen den drei Sonden von >10m sind entsprechend ausreichend.
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