Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Die Dimensionierung und der Betrieb von geothermischen Systemen in geringer Tiefe (Sondenfelder und Brunnen in Grundwasserleitern) sind mehreren kumulativen Unsicherheiten unterworfen, die auf folgende Faktoren zurückzuführen sind: i) die Schwierigkeit, in der Planungsphase den Heiz- und Kühlbedarf genau abzuschätzen; ii) die Staffelung der Projekte über mehrere Jahre und die Entwicklung des Wärmebedarfs, insbesondere infolge des Klimawandels; iii) die oft begrenzten hydro-geologischen Kenntnisse (zumindest im Schweizer Kontext). In diesem Projekt wird eine flexible und robuste Kombination aus geothermischer und aerothermischer Nutzung für die Beheizung und Kühlung von Gebäuden und Stadtvierteln analysiert. Das fragliche System besteht aus einer reversiblen Erdwärmepumpe in Kombination mit Luftkonvektoren auf der Umgebungsluft zur Nachladung des Bodens in Form von Wärme (im Sommer) oder Kälte (im Winter). Die energetische, ökologische und wirtschaftliche Analyse wird Empfehlungen für das Engineering einzelner Projekte sowie für die Raumplanung liefern.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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The sizing and operation of shallow geothermal systems (probe fields and wells on aquifers) are subject to several cumulative uncertainties, linked to i) the difficulty, in the design phase, of accurately assessing heating and cooling demands; ii) the phasing of projects over several years and the evolution of thermal demands, notably as a result of climate change; iii) often limited hydro-geological knowledge (at least in the Swiss context). This project analyses a flexible and robust combination of geothermal and aerothermal systems for heating and cooling buildings and districts. The system in question consists of a reversible geothermal heat pump, combined with air-convectors to recharge the ground with heat (in summer) or cold (in winter). The energy, environmental and economic analysis will enable recommendations to be made for the engineering of individual projects, as well as for land-use planning.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Le dimensionnement et l'exploitation des systèmes géothermique à faible profondeur (champs de sondes et puits sur aquifères) sont soumis à plusieurs incertitudes cumulatives, liées à i) la difficulté, en phase de conception, d’évaluer avec exactitude les demandes de chauffage et de refroidissement ; ii) l'échelonnement des projets sur plusieurs années et l’évolution des demandes thermiques, suite notamment au changement climatique ; iii) des connaissances hydro-géologiques souvent limitées (du moins dans le contexte suisse). Ce projet analyse une combinaison flexible et robuste d’exploitation de la géothermie et de l’aérothermies pour le chauffage et le refroidissement de bâtiments et quartiers. Le système en question consiste en une pompe à chaleur géothermique réversible, en combinaison avec des aéro-convecteurs sur l'air ambiant pour recharge du sol en termes de chaleur (pendant l'été) ou de froid (pendant l'hiver). L'analyse énergétique, environnementale et économique permettra de formuler des recommandations pour l'ingénierie de projets individuels ainsi que pour l'aménagement du territoire
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Die Dimensionierung und der Betrieb von geothermischen Systemen geringer Tiefe - seien es vertikale Erdwärmesondenfelder zur Nutzung von Grundwasserleitern - unterliegen nach wie vor einer Reihe von Unsicherheiten. Diese resultieren insbesondere aus: i) der Schwierigkeit, in der Planungsphase den tatsächlichen Heiz- und Kühlbedarf von Gebäuden zuverlässig abzuschätzen; ii) der zeitlichen Staffelung der Projekte und der Entwicklung des Wärmebedarfs im Laufe der Zeit, insbesondere unter dem Einfluss des Klimawandels; iii) den noch unvollständigen Kenntnissen über die hydrogeologischen Bedingungen in der Schweiz, insbesondere in Bezug auf das Grundwasser. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Kombination der Wärmequellen Erdreich oder Grundwasser mit Luft zu untersuchen, die sich durch erhöhte Flexibilität und Robustheit auszeichnet, um den Heiz- und Kühlbedarf auf Gebäude- und Quartierebene zu decken. Das analysierte System basiert auf einer Erdwärmepumpe, die Wärme und Kälte erzeugt. Diese arbeitet mit Luftkonvektoren zusammen, die die Umgebungsluft nutzen, um das thermische Gleichgewicht der oberflächennahen Erdwärmequelle aufrechtzuerhalten. Im speziellen Fall der Nutzung des Grundwassers werden mehrere Strategien für die Installation und Regelung von Entnahme- und Rückgabebrunnen untersucht. Die gemeinsame Bewertung der energetischen, ökologischen und wirtschaftlichen Leistung wird es ermöglichen, Empfehlungen für die Planung und Dimensionierung einzelner Anlagen sowie für die Energie-und Raumplanung in größerem Maßstab zu erarbeiten.
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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The sizing and operation of shallow geothermal systems - whether vertical borehole fields or wells exploiting aquifers - remain subject to several uncertainties. These result in particular from: i) the difficulty, during the design phase, of accurately assessing heating and cooling demands of buildings; ii) the phasing of projects and changes in thermal demand over time, particularly under the influence of climate 4/30change; iii) the still partial knowledge of the hydrogeological conditions specific to the Swiss context, particularly with regard to groundwater. This project analyses a combined geothermal and aerothermal operating configuration, characterized by increased flexibility and robustness, to meet heating and cooling needs at the building and neighborhood level. The system in question is based on a geothermal heat pump that combines heat and cold production and operates in conjunction with air convectors that use ambient air to preserve the thermal balance of shallow geothermal resources (by recharging or offloading geothermal sources). In the specific case of groundwater use, several strategies for the installation and regulation of pumping and discharge wells are being investigated. The joint assessment of energy, environmental, and economic performance will enable recommendations to be developed for the design and sizing of individual installations, as well as for energy and territorial planning on a larger scale.
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Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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Le dimensionnement et l’exploitation des systèmes géothermiques de faible profondeur - qu’il s’agisse de champs de sondes verticales ou de puits exploitant des aquifères - demeurent soumis à un ensemble d’incertitudes. Celles-ci résultent notamment : i) de la difficulté, en phase de conception, à estimer de manière fiable les besoins effectifs en chauffage et en refroidissement des bâtiments ; ii) de l’échelonnement temporel des projets et de l’évolution des demandes thermiques au fil du temps, en particulier sous l’influence du changement climatique ; iii) de la connaissance encore partielle des conditions hydrogéologiques propres au contexte suisse, notamment en ce qui concerne les nappes souterraines. Ce projet étudie une combinaison d’exploitation de la géothermie et de l’aérothermie, caractérisée par une flexibilité et une robustesse accrue, pour la couverture des besoins de chauffage et de refroidissement de bâtiments et de quartiers. Le système analysé repose sur une pompe à chaleur géothermique mutualisant les productions de chaud et de froid, et opérant en interaction avec des aéro-convecteurs exploitant l’air ambiant, afin de préserver l’équilibre thermique de la ressource géothermique de faible profondeur (par la recharge du terrain ou le délestage des sources géothermiques). Dans le cas spécifique d’une utilisation sur nappe phréatique, plusieurs stratégies d’implantation et de régulation des puits de pompage et de rejet sont investiguées. L’évaluation conjointe des performances énergétiques, environnementales et économiques permettra d’élaborer des recommandations pour la conception et le dimensionnement d’installations individuelles, ainsi que pour la planification énergétique et territoriale à plus large échelle.
Zugehörige Dokumente
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