Das Projekt "Modellierung der Schlammeinschichtung in horizontal durchströmten Nachklärbecken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Institut für Wasser, Abfall und Umwelt, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Die wichtigste Möglichkeit der betrieblichen Optimierung von Nachklärbecken ist der Einsatz von Mess- und Regeltechnik. Konkurrierende Anforderungen an das Nachklärbecken machen eine solche Technik sinnvoll. Auf der einen Seite gilt es, eine optimale Eindickung des Rücklaufschlammes zu erreichen, um die hydraulische Belastung des Nachklärbeckens durch den Rücklaufschlammstrom zu minimieren. Andererseits sollte der Schlamm möglichst schnell ins Belebungsbecken zurückgefördert werden, um dort ausreichend Biomasse zur Verfügung zu haben und um unerwünschte biochemische Prozesse (Denitrifikation, P-Rücklösung) im Nachklärbecken zu vermeiden. Als Stellgrößen für eine Mess- und Regeltechnik kommen die Räumergeschwindigkeit und der Rücklaufschlammstrom in Frage, als Messgrößen der Zufluss, der Schlammspiegel oder die Feststoffkonzentration im Belebungsbecken oder im Rücklaufschlamm. Die beste Regelstrategie für sehr unterschiedliche Zuflusssituationen zu finden, ist ein Optimierungsproblem bzgl. der o.g. konkurrierenden Anforderungen. Die Optimierung dieser Strategie ist großtechnisch nur begrenzt möglich, sehr langwierig und die Gefahr von Gewässerverschmutzungen ist recht hoch. Die moderne Computersimulation bietet die Möglichkeit, die Optimierung solcher Regelstrategien relativ schnell und ohne die Gefahr von Schäden durchzuführen. Derzeit fehlt es jedoch noch an Gleichungen, mit denen die Schlammeinschichtung und -räumung im Nachklärbecken einfach, aber hinreichend genau beschrieben werden kann. Die Hauptursache dafür ist der Mangel an vollständigen Datenreihen. Insbesondere über die Veränderung der Absetzeigenschaften des Belebtschlammes unter Mischwasserzufluss liegen bisher wenig zusammenhängende Messungen vor. Ziel des Projektes ist es, diese Modellgleichungen auf Basis intensiver Messungen zu entwickeln und so ein Instrument zu schaffen, mit dem verschiedene Regelstrategien durch Computersimulationen überprüft und optimiert werden können. Die Umsetzung und messtechnische Überprüfung ist auf dem Klärwerk Gießen geplant. Beim Bau eines neuen Nachklärbeckens wurden hier die nötigen Voraussetzungen geschaffen.
Das Projekt "Das Gebäude als Energieschwamm - Strom rein - Wärme raus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften durchgeführt. Die Nutzung der Gebäudemasse und im besonderen der Fußböden bzw. Zwischendecken als thermischen Energiespeicher gewinnt zunehmend an Bedeutung, besonders getrieben durch den Trend zu dezentralen Wärmeversorgungssystemen auf Basis von Solarenergie (Solarthermie, Photovoltaik- bzw. Windstrom) welche unabhängig vom Bedarf ihre Energie liefert und daher in irgendeiner Form gespeichert werden muss. Zusätzlich kommen deutlich volatilere Strompreise auf den Markt, was ebenfalls zunehmend den Bedarf an Energiespeicherung verstärkt. Während jegliche Art von extra installiertem Speicher (Wasserspeicher, Batterie) teils erhebliche Kosten und Platzbedarf verursacht, steht das Gebäude für sich sozusagen kostenlos zur Verfügung und muss 'nur' aktiviert werden. Bereits durchgeführte Simulationsstudien als auch realisierte Gebäude zeigen sehr großes Speicherpotential durch Aktivierung der Gebäudemasse. Die Speicherung von elektrischer Energie in Form von Wärme erfolgt am effizientesten über eine Wärmepumpe, da damit die einzuspeichernde Wärme mittels Umweltwärme um den Faktor 3 bis 4 erhöht werden kann.
Die Problematik liegt im Wesentlichen in der Frage des Wohnkomforts (zu hohe/niedrige Temperaturen wegen Überwärmung/Unterkühlung) und potentiell erhöhter Wärmeverluste des Gebäudes darin, mit der richtigen Leistung, zur richtigen Zeit, am richtigen Ort, die richtige Menge Energie einzuspeichern. Gleichzeitig muss das Wärmepumpen-Heizsystem möglichst effizient sein, die Wärme also bei möglichst niedrigen Temperaturen erzeugt werden. Dies gilt nicht nur für die Heizwärme, sondern hinsichtlich immer weniger Heizwärme verbrauchender Gebäude umso mehr für die Warmwasserbereitung.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Demonstration von innovativen, dynamischen Regelungskonzepten in Kombination mit (Aussenluft)Wärmepumpen, welche durch Einzelraumregelung mit Überhöhungen bzw. Absenkungen von Raumtemperaturen zu einer bestmöglichen Wärmespeicherung von Strom (PV-Eigenverbrauch bzw. Netz-Überschuss-strom) in der Gebäudemasse von Mehrfamilien-Gebäuden bei bestmöglichen aber auch variablen Komfortparametern führen. Weiters soll auch das Warmwassersystem durch innovative (Hygiene-) Maßnahmen auf niedrigerem Temperaturniveau deutlich effizienter gestaltet werden sowie ein ebenfalls deutlich erhöhtes Speicherpotential für PV- oder Netzüberschussstrom aufweisen. Die sommerliche Warmwasserbereitung durch Kopplung von Überschussstrom und Gebäudekühlung mittels reversibler Wärmepumpe soll ein weiterer Baustein zur Steigerung der Gesamteffizienz wie auch des dezentralen Stromspeicherpotentials sein. Aber auch die entscheidenden Faktoren und Motivatoren für eine gute Nutzerakzeptanz sollen ermittelt werden, als Basis für die Entwicklung potentiell erfolgreicher Geschäftsmodelle. (Text gekürzt)
Das Projekt "Erdwärmeüberträger mit luftdurchströmten Schotterschüttungen - Thematischer Verbund LowEx" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Westsächsische Hochschule Zwickau, Fakultät Automobil- und Maschinenbau, Fachgruppe Versorgungs- und Umwelttechnik durchgeführt. Gegenstand des Vorhabens ist die theoretische und experimentelle Untersuchung von großvolumigen Schotterschüttungen im Erdreich (EWÜ-S) zur Konditionierung von Außenluft für raumlufttechnische Anlagen (Vorwärmung in der kalten Jahreszeit, Kühlung und Entfeuchtung in der warmen Jahreszeit). Ziel des Vorhabens ist die Schaffung qualifizierter und nachvollziehbarer Aussagen zu technischen, wirtschaftlichen und hygienischen Fragen. Der Arbeitsumfang enthält die experimentelle Untersuchung vorhandener EWÜ-S, die Erarbeitung von Simulationsmodellen zur Nachbildung der strömungstechnischen, thermodynamischen und energetischen Prozesse für definierte meteorologische Daten und Raumlastbedingungen sowie Regelstrategien. Die Simulationsmodelle werden durch Vergleiche mit den Messdaten verifiziert. Für die komplexe Auslegung und wirtschaftliche Beurteilung werden Planungsunterlagen erstellt. Hygienischen Eigenschaften werden untersucht. Durch den Einsatz von EWÜ-S können erhebliche Energieeinsparungen im Heiz- und Kühlbetrieb erreicht werden. Voraussetzung ist eine qualifizierte Planung. Notwendige Unterlagen und Software werden veröffentlicht und stehen Planern und Bauherren zur Verfügung.