In einer Großstadt Platz für saisonale Wärmespeicher an der Oberfläche zu finden (der Untergrund ist oft ungeeignet durch verzweigte Netze von etwa Gas- und elektrischen Leitungen, U-Bahn etc.) ist unter verschiedenen Gesichtspunkten kaum realisierbar und vor allem teuer. Erst ab einem Speichervolumen von rund 1000m3 sind die Oberflächenverluste gering im Verhältnis zur Speicherkapazität. Bei Verdoppelung des Speichervolumens steigt der Wärmeverlust bei kompakten Bauformen um circa 30% an, weil die Oberfläche eines Speichers unterproportional mit dem Volumen ansteigt.
Der Vergleich mit Pilotanlagen in Deutschland, die über Jahre hinweg bereits gute Ergebnisse liefern und ständig verbessert werden zeigt, in welchen Dimensionen es möglich ist begrenzte Einzugsgebiete mit Wärme zu versorgen. Bei fast allen größeren Pilotprojekten (ab 25.000m2 Versorgungswohnfläche) ist ein solarer Deckungsanteil von 50% möglich, der Rest wird z.B. über Fernwärme abgedeckt. Das folgende Modell basiert auf einem saisonalen Heißwasserspeicher, der in einem leerstehenden Flakturm untergebracht ist. Etwaige Sanierungs- und Konstruktionsdetails werden hier nicht behandelt. Im Folgenden werden zwei Wiener Flakturmpaare betrachtet, wobei nur drei dieser vier leer stehen. Jeweils ein Flakturm sei der “Kollektorturm” (mit Solarthermie am Dach und der Fassade) und der andere der “Speicherturm” (mit dem Heißwasserspeicher im Inneren). Der “Speicherturm” übernimmt aber zusätzlich auch eine Kollektorfunktion.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Theoretischer Rahmen
2.1. Grundlagen
2.1.1. Definition
3. Methodik
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht das Potenzial von leerstehenden Flaktürmen in Wien als saisonale Wärmespeicher, um einen Beitrag zur klimaverträglichen Energieversorgung zu leisten. Es wird ein theoretisches Modell entwickelt, das die energetische Nutzbarkeit, notwendige bauliche Modifikationen sowie die thermodynamische Effizienz unter Einbeziehung einer thermischen Isolierung analysiert.
- Saisonale Wärmespeicherung mittels Flaktürmen
- Integration in urbane Fernwärmenetze
- Thermodynamische Analyse von Wärmeverlusten
- Notwendigkeit und Dimensionierung thermischer Dämmung
- Bivalente Systemauslegung mit Solarthermie und Hilfssystemen
Auszug aus dem Buch
Flaktürme als saisonale Wärmespeicher
In einer Großstadt Platz für saisonale Wärmespeicher an der Oberfläche zu finden (der Untergrund ist oft ungeeignet durch verzweigte Netze von etwa Gas- und elektrischen Leitungen, U-Bahn etc.) ist unter verschiedenen Gesichtspunkten kaum realisierbar und vor allem teuer. Erst ab einem Speichervolumen von rund 1000m3 sind die Oberflächenverluste gering im Verhältnis zur Speicherkapazität. Bei Verdoppelung des Speichervolumens steigt der Wärmeverlust bei kompakten Bauformen um circa 30% an, weil die Oberfläche eines Speichers unterproportional mit dem Volumen ansteigt.
Der Vergleich mit Pilotanlagen in Deutschland, die über Jahre hinweg bereits gute Ergebnisse liefern und ständig verbessert werden zeigt, in welchen Dimensionen es möglich ist begrenzte Einzugsgebiete mit Wärme zu versorgen. Bei fast allen größeren Pilotprojekten (ab 25.000m2 Versorgungswohnfläche) ist ein solarer Deckungsanteil von 50% möglich, der Rest wird z.B. über Fernwärme abgedeckt. Das folgende Modell basiert auf einem saisonalen Heißwasserspeicher, der in einem leerstehenden Flakturm untergebracht ist. Etwaige Sanierungs- und Konstruktionsdetails werden hier nicht behandelt. Im Folgenden werden zwei Wiener Flakturmpaare betrachtet, wobei nur drei dieser vier leer stehen. Jeweils ein Flakturm sei der “Kollektorturm” (mit Solarthermie am Dach und der Fassade) und der andere der “Speicherturm” (mit dem Heißwasserspeicher im Inneren). Der “Speicherturm” übernimmt aber zusätzlich auch eine Kollektorfunktion. Abbildung [1] zeigt den großen Flakturm im Wiener Augarten.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Einführung in die Problematik der städtischen Wärmespeicherung und die Motivation zur Nutzung von Flaktürmen als saisonale Speicher.
2. Theoretischer Rahmen: Darstellung der physikalischen Grundlagen für Wärmespeicher, inklusive thermodynamischer Berechnungsmodelle und Stagnationsfaktoren.
3. Methodik: Erläuterung der Annahmen und Berechnungsmethoden für das Flakturm-Modell, insbesondere unter Berücksichtigung von Wärmeverlusten und Isolationsmaterialien.
Schlüsselwörter
Saisonale Wärmespeicherung, Flaktürme, Solarthermie, Fernwärme, Wärmeverlust, thermische Dämmung, Energieeffizienz, Stagnation, Speichervolumen, Nachhaltigkeit, urbane Energieversorgung, Wärmepumpe, Modellierung, Energiedichte, Wien.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die technische Machbarkeit der Umnutzung von Wiener Flaktürmen als saisonale Wärmespeicher, um solare Energie für städtische Gebiete nutzbar zu machen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind saisonale thermische Speicherung, solare Deckungsgrade, thermodynamische Effizienzberechnung und die Notwendigkeit baulicher Isolationsmaßnahmen.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist es, ein theoretisches Modell zu entwickeln, das aufzeigt, wie Flaktürme in das Fernwärmenetz integriert werden können, um Wohngebiete mit Wärme zu versorgen.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es wurde eine theoretische Modellierung auf Basis von Stoffdaten, Wärmeleitkoeffizienten und thermodynamischen Entlade- bzw. Stagnationsgleichungen angewandt.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil behandelt die Berechnung von Energieerträgen, Wärmeverlusten bei verschiedenen Isolationsstärken und die thermodynamischen Zusammenhänge der Schichtbeladung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Saisonale Wärmespeicherung, Flaktürme, Solarthermie, thermische Isolierung und urbane Fernwärme.
Wie effektiv ist ein ungedämmter Flakturm als Wärmespeicher?
Ein ungedämmter Flakturm ist ineffizient, da die Wärmeverluste über die Betonoberfläche zu schnell zur Auskühlung führen, wodurch die Energiedichte binnen kurzer Zeit massiv sinkt.
Welche Rolle spielt Polystyrol in diesem Modell?
Polystyrol dient als thermische Außendämmung, die essenziell ist, um die Transmissionswärmeverluste so weit zu senken, dass eine saisonale Speicherung rentabel wird.
Wie wirkt sich die Schichtbeladung auf die Effizienz aus?
Die Schichtbeladung ermöglicht eine effizientere Entnahme, da die thermische Schichtung des Wassers erhalten bleibt und somit schneller auf Nachfrageschwankungen reagiert werden kann.
- Quote paper
- Sebastian Leitner (Author), 2012, Flaktürme als saisonale Wärmespeicher, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/204559
