Energy extraction from urban tunnels, pilot test

• Unité de recherche: OFROU RPT
• Numéro de projet: FGU2012/005_ENG
• Titre du projet anglais: Energy extraction from urban tunnels, pilot test

Mots-clé (Allemand)

Geothermie, Tunnel, Absorber, Flächenkollektoren, Konstruktionsdetails, Leistungsfähigkeit

Mots-clé (Anglais)

Geothermics, tunnel, construction details, energy absorber,

Description succincte (Allemand)

Um die zentralen Fragestellungen zur Leistungsfähigkeit und Praxistauglichkeit von Tunnelabsorbersystemen sowie zur Eignung der angewandten Planungsinstrumente zu beantworten, ist ein Pilotprojekt mit Flächenabsorbern geplant. Die dem Versuch zugrunde gelegten energetischen Modellierungen werden mit Hilfe von Messergebnissen verifiziert. Am Versuchsaufbau werden die realen Entzugsleistungen gemessen sowie die Umgebungsbedingungen messtechnisch überwacht. Neben dem Einfluss geothermischer Faktoren auf die Wärmeleistung (z. B. thermischer Widerstand des Hinterfüllmaterials und der Absorberleitungen, Isolationseffekt durch Abdichtung usw.) sollen auch baupraktische Details (z. B. Befestigung der Absorberleitungen auf der Abdichtung) untersucht werden.

Das Versuchskonzept sieht vor, in geologisch gleichen Verhältnissen drei Testfelder in einem Abstand von mind. 4 m zueinander einzurichten und über ein Jahr hinweg zu beobachten. In den Testfeldern 1 und 2 wird ein zweischaliger Tunnelausbau mit  Abdichtung hergestellt, wobei in einem Fall die Absorberleitungen vor der Abdichtung und im anderen Fall hinter der Abdichtung platziert werden, um einen Isolationseffekt zu erzeugen. Die Versuchsfelder 1 und 2 entsprechen dem Ausbau bei einem Tunnelneubau und sind geeignet für verschiedene Nutzungen (Heizen/Kühlen). Das Versuchsfeld 3 wird aufbauend aus den Erfahrungen von Versuchsfeld 1 und 2 so angepasst, dass es der Situation bei der Nachrüstung von bestehenden Tunneln entspricht.

Anhand der Messergebnisse werden die Simulationstechniken geeicht sowie relevante Parameter und Kenngrössen (z. B. Widerstands- beiwert des Absorbers) definiert, so dass zukünftig eine solide Planungsgrundlage zur Verfügung steht. Des Weiteren werden Hinweise zur baupraktischen Umsetzung und zur betrieblichen Integration der Tunnelabsorbersysteme gegeben.

Description succincte (Anglais)

In order to answer the central questions regarding performance and practicability of absorber systems in tunnels as well as regarding the aptitude of the applied planning tools, a pilot project entailing horizontal absorbers is planned. The energetic modelling which the test is based upon is verified by means of measurement results. With the test set-up, the real extraction performance is measured and the environmental conditions are monitored by way of measurement techniques. Besides the influence that geothermal factors have on heat output (e.g. thermal resistance of the backfill material and the absorber pipes, insulation by waterproofing etc.), constructional details (e.g. fixation of the absorber pipes upon the waterproofing membrane) shall be examined, as well.

The experimental layout envisages the establishment of three test areas at a mutual distance of at least 4 m, which shall be observed over a one-year period. Test areas 1 and 2 are going to be equipped with double-shell lining and a waterproofing membrane, while the absorber pipes will be placed in front of this membrane in one case and behind it in the other. The test areas 1 and 2 correspond to the lining of a new tunnel and are efficient for various purposes (heating and cooling). Test area 3 will be adopted to the results of test area 1 and 2 and
be assigned to the layout of existing tunnels (refurbishment, maintenance).

Based on the measurement results, the simulation techniques are gauged and the relevant parameters and characteristics (e.g. resistance coefficient) are defined so that solid planning criteria are available for future use. Furthermore, indications for constructional realisation and operational integration of the absorber systems are given.

Objectifs du projet (Allemand)

• Ermittlung der Leistungsfähigkeit von flächigen Tunnelabsorbersystemen anhand eines Tests auf Wärme- und Kälteentzug
• Verifizierung der in der Planungsphase angewandten Simulationsmethoden zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit der Absorbersysteme
• Überprüfung der Praxistauglichkeit von flächigen Tunnelabsorbersystemen in der Bau- und Betriebsphase
• Ermittlung der optimalen Lage der Absorberelemente innerhalb des Tunnelausbaus hinsichtlich energetischer und baupraktischer Aspekte  • Ermittlung der Randbedingungen für einen störungsfreien und effizienten Betrieb der Absorberanlage während des Tunnelbetriebs
• Ermittlung von Hinweisen bezüglich einer optimalen Integration der Systeme in bestehende Tunnels im Rahmen der Bauwerkserhaltung

Objectifs du projet (Anglais)

• Identifying the performance of horizontal absorber systems by means of testing heating and cooling energy extraction
• Verifying the simulation methods applied in the planning phase to determine the performance of the absorber systems
• Assessing the practicability of horizontal absorber systems during construction and operation
• Identifying the ideal position of the absorber elements within the tunnel lining in terms of energy recovery and constructional aspects
• Identifying the boundary conditions required for an undisturbed and efficient operation of the absorber system during tunnel operation
• Identifying evidence for an ideal integration of the systems into existing tunnels in the context of refurbishing works

No du rapport (Allemand)

1570

No du rapport (Anglais)

1570