Entwicklung eines Erdwärmespeichers

„Eine auf der Fassade bzw. am Dach installierte thermische Solaranlage mit noch zu bestimmender Größe liefert entsprechend dem solaren Ertrag Wärme. Die über die Solarkollektoren gewonnene Wärme wird je nach Bedarf über Wärmetauscher
• in die Fußbodenheizung der produktionsnahen Büros und Nassräume
• in die Industrieflächenheizung des Betriebsteils “ Manipulation“
• in den Erdspeicher zur Versorgung des Betriebsteils „Produktion“ (zeit-versetzte saisonelle Energiespeicherung) und
• in die Decken (Bauteilaktivierung) des Bürogebäudes
eingebracht.

Das vorliegende Projekt als Teil des Demoprojekts (siehe unten) befasst sich mit der Entwicklung des Systems Erdwärmespeicher, dessen Funktion folgendermaßen funktioniert:
Die Thermische Ankopplung des Erdreiches darunter funktioniert wie ein gigantischer Wärmespeicher und hält die Temperaturschwankungen im Demoobjekt in minimalen Grenzen. Zentrales Element wird dabei ein Erdwärmespeicher, der direkt unter der ca. 18.000 m² großen Produktionshalle ange-ordnet wird. Der Aufbau ist folgendermaßen vorgesehen: Unter der monolithischen Bodenplatte sind Heizschlangen verlegt. Durch diese Schlangen wird die Solarenergie der Sonnenkollektoren einge-bracht. Dabei erwärmt sich die Bodenplatte, die Schotterschicht und auch das darunter liegende Erd-reich. Bei Zeit optimierter Einlagerung der Solarwärme wird genau in Zeiten, wo die Solaranlage nur mehr einen Teil der Raumwärmeversorgung alleine deckt, zusätzlich Wärme aus dem Speicher über die Bodenplatte in die Räume eingebracht.

Die Versorgung der Produktionshalle sowie des Bürotraktes mit Wärme soll so vollkommen ohne Zufuhr von externer Energie erfolgen. Dabei wird das Erdreich als Pufferspeicher ein-gesetzt, in das, sobald die am Firmengebäude angeordneten solarthermischen Kollektoren mehr Wärmeenergie liefern als anderweitig im Betrieb von Nöten ist, Energie in Form von Wärme gepumpt wird. Ebenso ist geplant anfallende Prozesswärme in den Erdwärmespei-cher einzuspeisen, wenn diese nicht für die Aufbereitung von Warmwasser benötigt wird.

Zu Zeiten an denen nun Raumwärmebedarf auftritt (Winter, kältere Wetterperioden) soll das unter der Halle erwärmte Erdreich langsam und kontinuierlich Wärme nach oben über den Hallenboden abgeben. Entwicklungstechnisch gesehen, soll sich hier ein Gleichgewichtszustand zwischen Hallentemperatur und Erdwärmespeicher einstellen. Sobald die Temperatur in der Halle sinkt, wird Wärme aus dem im Vergleich dazu wärmeren Hallenunterbau (=Erdwärmespeicher) nach fließen.

Zum gesamten Demoprojekt:
Als Demonstrationsobjekt wird ein Produktionsbetrieb und ein Warenlager samt Büros mit einer Gesamtbetriebsfläche von 18.000 m² errichtet werden.
Im Bereich der Energietechnik wird auf eine innovative, nachhaltige und sparsame Energie-versorgung bzw. -verwendung Wert gelegt. Das Demonstrationsobjekt beinhaltet eine Vielzahl von technischen Komponenten und Systemen, die im Laufe des Gesamtprojekts (siehe Leitprojekt plus Subprojekte) zu entwickeln und am Demoobjekt zu erproben sind.
Die folgenden Besonderheiten zeigen in aller Kürze, welche Zielsetzung hinsichtlich der Integration neuer Systeme für den Demobau zum heutigen Zeitpunkt bestehen. Auf die Entwicklung dieser Systeme und Komponenten wird in den jeweiligen Subprojektanträgen eingegangen:

Besonderheiten an diesem Demobau sind unter anderem:

• Ein Passivhaus-Industriebau mit extrem luftdichter Hülle wurde noch nie in dieser Größenordnung gebaut.

• Automatisierte Öffnungen (Brandrauchöffnungen) müssen im geschlossenen Zustand die geforderte Luftdichtheit erreichen.

• Die thermische Ankopplung des Erdreiches darunter funktioniert wie ein gigantischer Wärmespeicher und hält die Temperaturschwankungen im Gebäudeinneren klein (Pufferfunktion durch den Hallenuntergrund!). Eine ungewöhnliche Südorientierung der Sheds verringert den Heizenergiebedarf auf fast null.

• Eine solare Kühlung der Laserschweißmaschinen mit anschließender Energiekaskade wird entwickelt und hydraulisch eingeplant und am Demoobjekt realisiert!

• Es wird eine eigene, neuartige elektronische Steuerung entwickelt, die alle Energie relevanten Regler betätigt und abgleicht. Es entsteht eine zentrale Steuereinheit für alle Energiebelange des gesamten Demoobjekts. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf optischem, akustischem und thermischem Komfort an allen Arbeitsplätzen. Insgesamt werden im Demoobjekt zu Beginn 200 Arbeitsplätze entstehen, im Endausbau 450.

• Die Halle selbst ist als Holzleichtbau mit einem thermisch ausgeglichenen Verhalten konzipiert, wie es sonst nur mit vielen massiven Bauteilen möglich ist durch den Ein-satz einer Wärme speichernden Mischung in den Zwischenwänden.

• Weiters werden am Demoobjekt Synergieeffekte von Brandrauchöffnung – natürliche Nachtabkühlung, Nutzung der internen Wärmegewinne von Maschinen für die Verringerung des Heizwärmebedarfs; Löschwasservorrat als Energiespeicher für die Kühlung und vieles mehr untersucht und einem Realtest unterzogen.

Mit einfachsten Mitteln, soll maximaler Komfort, größte Zufriedenheit und ausgezeichnete Wirt-schaftlichkeit verwirklicht werden. Mit Hilfe eines optimalen Oberflächen/Volumenverhältnis in Ver-bindung mit sehr guter Luftdichtheit und Wärmedämmung wird unter Ausnutzung der internen und solaren Gewinne diese Halle ohne Heizung betrieben. Das gegenständliche Subprojekt 1 wird zum Testobjekt für diese Vision und nach erfolgreicher Entwicklung zum Demonstrationsobjekt und Maßstab für den zukünftigen Industrie- und Gewerbebau.“