TY - JOUR A1 - Blanke, Tobias A1 - Hagenkamp, Markus A1 - Döring, Bernd A1 - Göttsche, Joachim A1 - Reger, Vitali A1 - Kuhnhenne, Markus T1 - Net-exergetic, hydraulic and thermal optimization of coaxial heat exchangers using fixed flow conditions instead of fixed flow rates JF - Geothermal Energy N2 - Previous studies optimized the dimensions of coaxial heat exchangers using constant mass fow rates as a boundary condition. They show a thermal optimal circular ring width of nearly zero. Hydraulically optimal is an inner to outer pipe radius ratio of 0.65 for turbulent and 0.68 for laminar fow types. In contrast, in this study, fow conditions in the circular ring are kept constant (a set of fxed Reynolds numbers) during optimization. This approach ensures fxed fow conditions and prevents inappropriately high or low mass fow rates. The optimization is carried out for three objectives: Maximum energy gain, minimum hydraulic efort and eventually optimum net-exergy balance. The optimization changes the inner pipe radius and mass fow rate but not the Reynolds number of the circular ring. The thermal calculations base on Hellström’s borehole resistance and the hydraulic optimization on individually calculated linear loss of head coefcients. Increasing the inner pipe radius results in decreased hydraulic losses in the inner pipe but increased losses in the circular ring. The net-exergy diference is a key performance indicator and combines thermal and hydraulic calculations. It is the difference between thermal exergy fux and hydraulic efort. The Reynolds number in the circular ring is instead of the mass fow rate constant during all optimizations. The result from a thermal perspective is an optimal width of the circular ring of nearly zero. The hydraulically optimal inner pipe radius is 54% of the outer pipe radius for laminar fow and 60% for turbulent fow scenarios. Net-exergetic optimization shows a predominant infuence of hydraulic losses, especially for small temperature gains. The exact result depends on the earth’s thermal properties and the fow type. Conclusively, coaxial geothermal probes’ design should focus on the hydraulic optimum and take the thermal optimum as a secondary criterion due to the dominating hydraulics. Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1186/s40517-021-00201-3 SN - 2195-9706 N1 - Corresponding author: Tobias Blanke VL - 9 IS - Article number: 19 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Meyer, S. A1 - Hänel, Matthias A1 - Beeh, B. A1 - Dittmann-Gabriel, Sören A1 - Dluhosch, R. A1 - May, Martin A1 - Herrmann, Ulf A1 - [und 5 weitere], T1 - Multifunktionaler thermischer Stromspeicher für die Strom- und Wärmeversorgung der Industrie von morgen JF - ETG Journal / Energietechnische Gesellschaft im VDE (ETG) Y1 - 2020 SN - 2625-9907 VL - 2020 IS - 1 SP - 6 EP - 9 ER - TY - CHAP A1 - Sattler, Johannes Christoph A1 - Chico Caminos, Ricardo Alexander A1 - Atti, Vikrama Nagababu A1 - Ürlings, Nicolas A1 - Dutta, Siddharth A1 - Ruiz, Victor A1 - Kalogirou, Soteris A1 - Ktistis, Panayiotis A1 - Agathokleous, Rafaela A1 - Alexopoulos, Spiros A1 - Teixeira Boura, Cristiano José A1 - Herrmann, Ulf T1 - Dynamic simulation tool for a performance evaluation and sensitivity study of a parabolic trough collector system with concrete thermal energy storage T2 - AIP Conference Proceedings 2303 Y1 - 2020 U6 - http://dx.doi.org/10.1063/5.0029277 SN - 0094-243X SP - 160004 PB - American Institute of Physics CY - Melville, NY ER - TY - JOUR A1 - Herrmann, Ulf A1 - Schwarzenbart, Marc A1 - Dittmann-Gabriel, Sören A1 - May, Martin T1 - Hochtemperatur-Wärmespeicher für die Strom- und Wärmewende JF - Solarzeitalter : Politik, Kultur und Ökonomie erneuerbarer Energien Y1 - 2019 SN - 0937-3802 VL - 31 IS - 2 SP - 18 EP - 23 ER - TY - JOUR A1 - Hagenkamp, Markus A1 - Blanke, Tobias A1 - Döring, Bernd T1 - Thermoelectric building temperature control: a potential assessment JF - International Journal of Energy and Environmental Engineering N2 - This study focuses on thermoelectric elements (TEE) as an alternative for room temperature control. TEE are semi-conductor devices that can provide heating and cooling via a heat pump effect without direct noise emissions and no refrigerant use. An efficiency evaluation of the optimal operating mode is carried out for different numbers of TEE, ambient temperatures, and heating loads. The influence of an additional heat recovery unit on system efficiency and an unevenly distributed heating demand are examined. The results show that TEE can provide heat at a coefficient of performance (COP) greater than one especially for small heating demands and high ambient temperatures. The efficiency increases with the number of elements in the system and is subject to economies of scale. The best COP exceeds six at optimal operating conditions. An additional heat recovery unit proves beneficial for low ambient temperatures and systems with few TEE. It makes COPs above one possible at ambient temperatures below 0 ∘C. The effect increases efficiency by maximal 0.81 (from 1.90 to 2.71) at ambient temperature 5 K below room temperature and heating demand Q˙h=100W but is subject to diseconomies of scale. Thermoelectric technology is a valuable option for electricity-based heat supply and can provide cooling and ventilation functions. A careful system design as well as an additional heat recovery unit significantly benefits the performance. This makes TEE superior to direct current heating systems and competitive to heat pumps for small scale applications with focus on avoiding noise and harmful refrigerants. Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1007/s40095-021-00424-x N1 - Corresponding author: Markus Hagenkamp VL - 13 SP - 241 EP - 254 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Blanke, Tobias A1 - Reger, Vitali A1 - Döring, Bernd A1 - Göttsche, Joachim A1 - Kuhnhenne, Markus T1 - Koaxiale Stahlenergiepfähle JF - Stahlbau N2 - Ein entscheidender Teil der Energiewende ist die Wärmewende im Gebäudesektor. Ein Schlüsselelement sind hier Wärmepumpen. Diese benötigen eine Wärmequelle, der sie Energie entziehen können, um sie auf ein höheres Temperaturniveau zu transformieren. Diese Wärmequelle kann bspw. das Erdreich sein, dessen Wärme durch Erdsonden erschlossen werden kann. In diesem Beitrag werden in Stahlpfähle integrierte Koaxialsonden mit dem Stand der Technik von Erdsonden gleichen Durchmessers bezüglich ihrer thermischen Leistungsmerkmale verglichen. Die Stahlenergiepfähle bieten neben der Wärmegewinnung weitere Vorteile, da sie auch eine statische Funktion übernehmen und rückstandsfrei zurückgebaut werden können. Es werden analytische und numerische Berechnungen vorgestellt, um die thermischen Potenziale beider Systeme zu vergleichen. Außerdem wird ein Testaufbau gezeigt, bei dem Stahlenergiepfähle in zwei verschiedenen Längen mit vorhandenen gängigen Erdsonden verglichen werden können. Die Berechnungen zeigen einen deutlichen thermischen Mehrertrag zwischen 26 % und 148 % der Stahlenergiepfähle gegenüber dem Stand der Technik abhängig vom Erdreich. Die Messergebnisse zeigen einen thermischen Mehrertrag von über 100 %. Es lässt sich also signifikante Erdsondenlänge einsparen. Dabei ist zu beachten, dass sich damit der thermisch genutzte Bereich des Erdreichs reduziert, wodurch die thermische Regeneration und/oder das Langzeitverhalten des Erdreichs an Bedeutung gewinnt. Y1 - 2021 VL - 90. 2021 IS - 6 SP - 417 EP - 424 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - CHAP A1 - Kreyer, Jörg A1 - Müller, Marvin A1 - Esch, Thomas T1 - A Map-Based Model for the Determination of Fuel Consumption for Internal Combustion Engines as a Function of Flight Altitude T2 - Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2019, „Luft- und Raumfahrt – technologische Brücke in die Zukunft“, Darmstadt, 30. September bis 2. Oktober 2019 Y1 - 2020 U6 - http://dx.doi.org/10.25967/490162 PB - Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V CY - Bonn ER - TY - CHAP A1 - El Moussaoui, Noureddine A1 - Kassmi, Khalil A1 - Alexopoulos, Spiros A1 - Schwarzer, Klemens A1 - Chayeb, Hamid A1 - Bachiri, Najib T1 - Simulation studies on a new innovative design of a hybrid solar distiller MSDH alimented with a thermal and photovoltaic energy T2 - Materialstoday: Proceedings Y1 - 2021 U6 - http://dx.doi.org/10.1016/j.matpr.2021.03.115 SN - 2214-7853 ER - TY - CHAP A1 - Oetringer, Kerstin A1 - Dümmler, Andreas A1 - Göttsche, Joachim T1 - Neues Modell zur 1D-Simulation der indirekten Verdunstungskühlung T2 - DKV‐Tagung 2020, AA II.1 Y1 - 2020 N1 - Deutsche Kälte- und Klimatagung 2020 online SP - 1 EP - 13 ER - TY - CHAP A1 - Dümmler, Andreas A1 - Oetringer, Kerstin A1 - Göttsche, Joachim T1 - Auslegungstool zur energieeffizienten Kühlung von Gebäuden T2 - DKV-Tagung 2020, AA IV Y1 - 2020 N1 - Deutsche Kälte- und Klimatagung 2020 online SP - 1 EP - 12 ER -