@phdthesis{Weithaler2022,
  type      = {Master Thesis},
  author    = {Martin Weithaler},
  title     = {Untersuchung innovativer thermischer Geb{\"a}udespeichersysteme in Kombination mit einer K{\"a}ltemaschine zum Heizen und K{\"u}hlen},
  journal    = {Innovative thermal energy storage systems for buildings in combination with a chiller for heating and cooling},
  doi       = {10.25924/opus-4582},
  pages     = {91, XLIV},
  year      = {2022},
  abstract  = {Die Integration regenerativer und innovativer Energiespeichertechnologien in der Geb{\"a}udetechnik ist ein zentraler Bestandteil der Strategie, um die globalen Ziele der Energiewende zu erreichen. Um die Energieeffizienz von Geb{\"a}uden zu verbessern, stellen geothermische Energiequellen sowie Erdspeichersysteme in Kombination mit W{\"a}rmepumpen und K{\"a}ltemaschinen eine sehr effiziente Technologie dar. Da bei der Oberfl{\"a}chennahen Geothermie in Abh{\"a}ngigkeit des Standorts eine gemittelte Erdreichtemperatur von 10 °C bereitgestellt wird, kann vorallem bei Niedertemperatursystemen durch die Verwendung von W{\"a}rmepumpen eine hohe Jahresarbeitszahl erreicht werden. Wird ein Geb{\"a}ude zus{\"a}tzlich noch gek{\"u}hlt, kann durch die Regeneration des Erdspeichersystems zudem der Effekt der saisonalen Energiespeicherung ausgenutzt werden. Im Rahmen dieser Arbeit werden drei unterschiedlichen Erdspeichersysteme f{\"u}r ein bestehendes Geb{\"a}ude mit der Simulationssoftware Ida Ice simuliert. Die in dieser Arbeit verwendeten Erdspeichersysteme sind: Erdw{\"a}rmesonden, Energiepf{\"a}hle und Bodenabsorber. Die Speichersysteme werden mit einer W{\"a}rmepumpe und K{\"a}ltemaschine f{\"u}r die Energiebereitstellung und der entsprechenden Regelungstechnik kombiniert. Neben einer energetischen Betrachtungsweise wird zus{\"a}tzlich eine Wirtschaftlichkeitsberechnung durchgef{\"u}hrt, um die {\"o}konomische Bewertung bei allen Energiespeichersystem mit zu ber{\"u}cksichtigen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Bewertung der Energiespeichersysteme von vielen Dimensionierungsparametern abh{\"a}ngig sind und jedes System seine Vor- und Nachteile aufweist. {\"U}ber einen kurzfristigen Zeitraum von zwei Jahren kann durch die Erdw{\"a}rmesonden die h{\"o}chste Vorlauftemperatur und dadurch die beste Jahresarbeitszahl erreicht werden. Langzeitsimulationen zeigen jedoch, dass ohne gen{\"u}gend Regenration das Erdreich bei der Erdw{\"a}rmesondenvariante ausk{\"u}hlt, weshalb in einer zus{\"a}tzlichen Variante die Regeneration der Erdw{\"a}rmesonden durch das Verwenden einer Solarthermieanlage simuliert wird. Das Ausk{\"u}hlen des Erdreichs kann bei den Energiepf{\"a}hlen durch die nat{\"u}rlichen Speichereffekte, die aus der Koppelung des Geb{\"a}udefundaments mit den Energiepf{\"a}hlen resultieren, vermieden werden, wodurch die Energiepfahlvariante {\"u}ber einen Zeitraum von mehreren Jahren und ohne Regeneration die effizienteste Variante ist. Die Bodenabsorbervariante kann durch die limitierende Dimensionierung aufgrund der Geb{\"a}udefundamentoberfl{\"a}che den W{\"a}rmebedarf des Geb{\"a}udes nicht decken, wodurch die Heizelemente beim Pufferspeicher aktiviert werden m{\"u}ssen, was zu einer schlechteren Jahresarbeitszahl f{\"u}hrt. Auch im Vergleich zu der bestehenden Luftw{\"a}rmepumpen-Referenzanlage weist die Bodenabsorbervariante einer geringere Jahresarbeitszahl auf, wodurch die Variante als die am wenigste effizienteste bewertet wird. Bei der Wirtschaftlichkeitsberechnung ist die Erdw{\"a}rmesondenvariante aufgrund der hohen Investitionskosten die teuerste Variante und der Bodenabsorber die g{\"u}nstigste. Eine Sensitivit{\"a}tsanalyse zeigt jedoch, dass bei einer Energiepreissteigerung die Bodenabsorber aufgrund der Aktivierung der Heizelemente beim Pufferspeicher in Richtung teuerste Variante tendiert.},
  language  = {de}
}