Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Wärmetransportverhalten oberflächennaher, durchströmter Böden

Huber, Heiko (2013)
Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Wärmetransportverhalten oberflächennaher, durchströmter Böden.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

URL / URN: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/3269/

Kurzbeschreibung (Abstract)

Durch experimentelle Untersuchungen in einem Wärmeleitungs- und Wärmeströmungsversuchs-stand wurde eine umfangreiche Datenbasis grundwasserdurchströmter geothermischer Systeme geschaffen. Die experimentellen Untersuchungen konzentrierten sich auf praxisrelevante Strö-mungsgeschwindigkeiten und Heizleistungsbereiche, um eine sinnvolle Erweiterung der aktuell ver-fügbaren Messdaten zu erreichen. Mit Hilfe von experimentellen Untersuchungen in zwei geothermi-schen Feldversuchsständen konnte die Übertragbarkeit der Datenbasis auf geothermische Systeme in-situ festgestellt werden. Durch ein anhand der experimentellen Daten kalibriertes und validiertes numerisches Modell konnte die geschaffene Datenbasis in numerischen Untersuchungen über die experimentellen Untersuchungsgrenzen von Mittel- bis Grobsand hinaus auf Schluff, Feinsand und Kies übertragen werden.

Auf Grundlage der Datenbasis wurden Empfehlungen zur Dimensionierung geothermischer Systeme unter Berücksichtigung der Grundwasserfließgeschwindigkeit entwickelt. Der Zusammenhang der Zunahme der effektiven Wärmeleitfähigkeit von Sanden in Abhängigkeit der Grundwasserfließge-schwindigkeit wurde quantitativ erfasst und in tabellarischer Form für schwach wasserführende, wasserführende und stark wasserführende Sande zusammengefasst. Somit ist es bei der Anwen-dung in der Ingenieurpraxis möglich, nicht nur entsprechend gängiger Tabellenwerke zwischen Wärmeleitfähigkeiten für trockenen, feuchten oder wassergesättigten Sand zu differenzieren, son-dern auch zwischen effektiven Wärmeleitfähigkeiten schwach wasserführender, wasserführender und stark wasserführender Sande zu unterscheiden, was einen wichtigen Beitrag zur Weiterent-wicklung der rationellen Energieverwendung darstellt.

Typ des Eintrags:

Dissertation

Erschienen:

2013

Autor(en):

Huber, Heiko

Art des Eintrags:

Erstveröffentlichung

Titel:

Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Wärmetransportverhalten oberflächennaher, durchströmter Böden

Sprache:

Deutsch

Referenten:

Arslan, Prof. Dr. Ulvi ; Sass, Prof. Dr. Ingo ; Schneider, Prof. Dr. Jens

Publikationsjahr:

2013

Ort:

Darmstadt

Verlag:

Eigenverlag

(Heft-)Nummer:

Reihe:

Mitteilungen des Instituts für Werkstoffe und Mechanik im Bauwesen der Technischen Universität Darmstadt

Datum der mündlichen Prüfung:

18 Dezember 2012

URL / URN:

http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/3269/

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

An extensive database of groundwater influenced geothermal systems was developed by the experimental investigation with a conduction and convection laboratory device. The experimental investigation concentrated on groundwater flow velocities and thermal loads with practical relevance, thereby being a reasonable extension for currently available measuring data concerning groundwater flow influenced geothermal systems. The transferability of the database to geothermal systems in-situ was proofed via experimental investigation in two geothermal field test sites. By the means of a numerical model, which was calibrated and validated with the experimental database, an extension of the experimental investigation range of middle to coarse sand was reached to silt, fine sand and gravel.

With help of the database recommendations for the dimensioning of groundwater influenced geothermal systems were given. The correlation between the increase of the effective thermal conductivity of sands and the groundwater flow velocity was quantitatively determined and summarized in tabular form for weakly aquiferous, aquiferous and strongly aquiferous sands. Therefore, it is possible to distinguish in practical engineering between effective thermal conductivities not only for dry, moist and water-saturated sand according to common literature but also for weakly aquiferous, aquiferous and strongly aquiferous sands, which means an important contribution to the development of renewable energies.

Englisch

URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-32691

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC):

600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik > Fachgebiet Werkstoffmechanik
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik

Hinterlegungsdatum:

18 Mär 2013 16:27

Letzte Änderung:

21 Mär 2013 10:01

PPN: