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mercredi 8 août 2018 / Catégories: Métiers, Ingénieur en mécanique

Auslegung eines Niedertemperaturwärmenetzes für das Projekt „Diddeléng Neischmelz“

Pauly Bob

Düdelingen ist eine Industriestadt, die mit der Stahlproduktion Anfang und Mitte des
zwanzigsten Jahrhunderts groß wurde. Über die letzten Jahrzehnte wurden jedoch viele der
alten Produktionsstätten geschlossen und für neue Projekte freigegeben. Auch beim Schmelz
Gelände in Düdelingen ist dies der Fall.
Das Ziel des Projektes „Dudelange Neischmelz“ liegt darin das brachliegende Industriegelände
von Arcelor-Mittal in ein modernes Wohnviertel umzuwandeln. Es wird sehr viel Wert auf
innovative Lösungsansätze im Bereich Energie, Umwelt und Wirtschaft gelegt. Als
Wärmequelle sollen nur regenerative Energiequellen genutzt werden und möglichst auf
Anlagen verzichtet werden, in denen Wärme durch Verbrennung erzeugt wird. Folglich sind
Systeme wie Solarthermie und Erdwärme besonders geeignete Wärmequellen.
Um eine korrekte Auslegung einer Anlage, die diese Bedingungen erfüllen soll, zu ermöglichen
muss der Wärmebedarf für das komplette Wohnviertel ermittelt werden. Da alle Gebäude in
diesem Wohnviertel nach dem Passivhausstandard gebaut werden, kann eine sehr gute
Wärmedämmung angenommen werden. Außerdem sollen alle Haushalte mit einer
Bodenheizung ausgestattet werden. Das bedeutet, dass ein vergleichsweise geringer
Wärmebedarf zu erwarten ist und die Heizwassertemperaturen sehr niedrig gehalten werden
können.
Es bietet sich also an, ein Nahwärmenetz einzurichten, das mit niedrigen Temperaturen (z.B.
45°C) betrieben werden kann. Dies würde die Verluste an den Wärmenetzleitungen deutlich
reduzieren. Das Wärmenetz hätte zusätzlich den Vorteil, dass alle Haushalte von einer
zentralen Wärmequelle versorgt werden könnten und somit nicht jedes Gebäude seine eigene
Wärmeversorgung gewährleisten muss.
Als zentrale Wärmequelle würde sich, wie schon erwähnt, das Erdreich besonders gut eignen,
denn sie bietet die Möglichkeit komplett auf „Wärme durch Verbrennung“ zu verzichten.
Anhand eines Feldes aus mehreren Erdwärmesonden könnte die Wärme aus dem Erdreich
entnommen werden und mithilfe einer Wärmepumpe in das Netz gespeist werden.
Über den Winter wird das Erdreich stark auskühlen, da in dieser Zeit ein großer Bedarf an
Wärme besteht. Um die Regeneration des Erdreichs zu unterstützen, soll im Sommer ein
großes Feld aus Solarkollektoren Wärme in die Erde einspeisen. Zudem unterstützen die
Solarkollektoren die Warmwasserbereitung. Die auf diese Weise in der Erde gespeicherte
Wärme kann im Winter wieder von den Erdwärmesonden entnommen werden. Es kann also
von einem saisonalen Wärmespeicher gesprochen werden.
In dieser Arbeit soll untersucht werden wie sich eine solche Anlage gegenüber einem
konventionellen heißen Wärmenetz verhält. Dazu werden ein heißes (75/45°C) und ein kaltes
(45/30°C) Wärmenetz ausgelegt und berechnet. Beide Varianten sollen so ausgelegt sein, dass
sie die komplette Wärmemenge für das Brauchwasser und für Heizzwecke übertragen
können. Auch eine gemischte Variante mit einem Vierleitungssystem (40/30°C für Heizzwecke
und 65/40°C für Brauchwasser) wird mit den beiden anderen Netzformen verglichen.
Daraufhin wird eine genaue Untersuchung der Sondenfelder nach Geometrie, Anzahl, Abstand
und Bauform der Sonden durchgeführt. Außerdem werden die Fläche und die Bauart der
Solarkollektoren für den gewünschten Wärmebedarf bestimmt.

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