The sustainable principle of the “three-pillar-model” containing ecologic, economic and social targets, pursues three strategies to realize sustainability in the long term. Those strategies are made up of the principle of efficiency, consistency and sufficiency. A great number of the burgeoning sustainability movements focus on promising potential in the consistency and sufficiency strategies. In general, the potential of efficiency in industrialized countries, like Germany, is classified as well-developed while the phenomenon of a performance gap is rising. The performance gap describes the discrepancy between the intended, desired building performance and the actual, observed performance. [1] The building sector in Germany, responsible for 40 % of total end energy use, holds a great potential for energy savings [2]. At the level of the building services of an edifice the code DIN 18599 indicates the thermal energy demand. [3] Studying the extension of the International Airport in Calgary, this master thesis investigates the effects of an energy optimization of the airport’s geothermal heat-pump system. Its subsystems are divided into two categories. The first category is defined by fixed parameters that must be set at the beginning of the design process of a building system, as they cannot be changed throughout the life of the building. Conversely, the adjustable category is determined by components of the building system that can be adjusted by the control strategy of the subsystem or even through a replacement of single components on a reasonable effort basis. The two categories will be investigated by changing individual characteristic values of the components in the subsystem for each optimization variant. Through the evaluation of the two classifications, the influence of the categories on the aspect of energy efficiency and the service life of a geothermal heat-pump system are going to be clarified. Furthermore, this master thesis endeavors to emphasize which of the two categories of optimization variants has a bigger energy savings and longevity potential. This energy analysis is performed through a dynamic system simulation with the software TNRSYS. The parametric values of the geothermal field are the undisturbed ground temperature, the architecture of the geothermal borehole pipes, the thermal conductivity of the ground, the medium in the geothermal loop and the balance of the building load of the system. The category for variable components includes the control strategy of the hydraulic separators, the power of the heat-pump/chiller component, the mass flow in the loops, as well as the heat transfer effectiveness of the plate heat exchangers. The variants are evaluated according to the non-renewable primary energy demand and the number of system changes of the building services. The category of the fixed parameters of the geothermal field mainly influences the demand of non-renewable primary energy, especially depending on the implemented borehole pipes and the thermal ground conductivity. The adjustable components of the building system influence both factors, above all depending on the performance of the heat-pump and the hydraulic separators. All in all, the adjustable components have a wider array of effects on the system.     «

The sustainable principle of the “three-pillar-model” containing ecologic, economic and social targets, pursues three strategies to realize sustainability in the long term. Those strategies are made up of the principle of efficiency, consistency and sufficiency. A great number of the burgeoning sustainability movements focus on promising potential in the consistency and sufficiency strategies. In general, the potential of efficiency in industrialized countries, like Germany, is classified as wel...     »

Das Drei-Säulen-Modell der Nachhaltigkeit beinhaltet, basierend auf der Ökologie, Ökonomie und dem sozialen Verhalten, wiederum drei Strategien, um das Konzept der Nachhaltigkeit langfristig umzusetzen. Die drei Strategien verfolgen die Prinzipien der Effizienz, Konsistenz und Suffizienz. Viele der aufstrebenden Nachhaltigkeitsbewegungen sehen besonderes Potential in den Strategien der Suffizienz und Konsistenz. Im Allgemeinen wird in einem Industriestaat wie Deutschland die Effizienzstrategie als gut entwickelt eingestuft. Doch genau diese Tatsache stellt das Prinzip der „performance gap“, die Lücke zwischen dem geplanten und dem realen Zustand eines Systems, in Frage. [1] Besonders im Gebäudebereich ist, mit einem Anteil von 40 % am gesamten Verbrauch an Endenergie in Deutschland, ein sehr großes Energieeinsparpotential vorhanden. [2] Auf der Ebene der Gebäudetechnik stellt die DIN 18599 die Rahmenbedingung für die Analyse der thermischen Lasten dar. [3] In Anlehnung an die Erweiterung des Flughafens Calgary in Kanada analysiert diese Masterarbeit die Auswirkungen einer energetischen Optimierung der geothermischen Wärmepumpenanlage. Insbesondere wird der Fokus daraufgelegt, die Optimierung in zwei unterschiedliche Kategorien aufzuteilen. Differenziert wird zum einen zwischen Parametern, die über die Lebensdauer des Gebäudes nicht mehr verändert werden können. Zum anderen werden Faktoren betrachtet, welche durch eine Veränderung der Kontrollstrategie oder zumindest durch einen Austausch einzelner Komponenten, mit einem vertretbaren Aufwand, in der Praxis umgesetzt werden können. Durch die Analyse der Optimierungsvarianten soll geklärt werden, welchen Einfluss die beiden Kategorien auf die Energieeffizienz und die Lebensdauer eines geothermischen Wärmepumpensystems haben. Weiter soll herausgearbeitet werden, welche der beiden Kategorien größere Einsparungen erzeugt. Die Fragestellung wird durch eine dynamische Simulation mit der Software TRNSYS geprüft. Bei den charakteristischen Werten des geothermischen Feldes werden die ungestörte Erdreichtemperatur, der Aufbau der Bohrpfähle, die thermische Leitfähigkeit des Bodens, das Medium des geothermischen Kreislaufes sowie unterschiedliche Balancen der thermischen Gebäudelasten evaluiert. Die Kategorie der veränderbaren Faktoren wird anhand der Kontrollstrategie der hydraulischen Weichen, der Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe, des Massenstroms und der Übertragungsfähigkeit der Wärmetauscher analysiert. Die Kategorie der nicht veränderbaren Parameter des geothermischen Feldes beeinflusst vor allem den Bedarf an nicht erneuerbarer Primärenergie, speziell durch die verwendeten Geothermiepfähle und die Leitfähigkeit des Bodens. Die Kategorie der veränderbaren Faktoren hingegen hat Einfluss auf beide Analysefaktoren, besonders durch die Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe und die Kontrollstrategie der hydraulischen Weichen. Prinzipiell haben die veränderbaren Komponenten des Gebäudesystems einen größeren Einfluss, als die unveränderbaren Parameter des geothermischen Feldes.     «

Das Drei-Säulen-Modell der Nachhaltigkeit beinhaltet, basierend auf der Ökologie, Ökonomie und dem sozialen Verhalten, wiederum drei Strategien, um das Konzept der Nachhaltigkeit langfristig umzusetzen. Die drei Strategien verfolgen die Prinzipien der Effizienz, Konsistenz und Suffizienz. Viele der aufstrebenden Nachhaltigkeitsbewegungen sehen besonderes Potential in den Strategien der Suffizienz und Konsistenz. Im Allgemeinen wird in einem Industriestaat wie Deutschland die Effizienzstrategie a...     »