Die Nutzung von großflächigen Wärmespeicherteichen kann den Anteil erneuerbarer Energien in zentralen Heizsystemen erhöhen. Die verfügbaren Modelle für solche Wärmespeichersysteme basieren meist auf numerischer Modellierung und es fehlt an schnellen und genauen analytischen Modellen. Basierend darauf wird in dieser Studie ein analytisches Modell für großflächige Wärmespeichergewässer vorgeschlagen. Das Modell wird separat im Wasser- und Bodenbereich gelöst und anschließend über die Temperatur der Teichseitenwände und des Bodens sowie den Randwärmestrom gekoppelt. Bei der Wärmeübertragungsanalyse im Wasserkörper wird ein „Drei-Zonen“-Modell vorgestellt, das den Querschnitt in Mittelzone, Übergangszone und Randzone unterteilt. Im Vergleich zu einfachen eindimensionalen Modellen berücksichtigt dieses „Drei-Zonen“-Modell die horizontale Wasserströmung und ermöglicht somit eine genauere dynamische Simulation der Wassertemperatur. In der Bodenwärmeübertragungsanalyse wurde das im Bereich der Erdwärmepumpen genutzte Modell der endlichen Zylindersonde verbessert, sodass es für die Modellierung großflächiger Wärmespeicherteiche geeignet ist. Anschließend wurde das analytische Modell mit 10-jährigen Messdaten eines dänischen Wärmespeicherteichprojekts mit 60.000 m³ validiert. Die mittleren Fehler der Wassertemperatur an den Positionen oben, oberem Mittelbereich, Mittelbereich, unterem Mittelbereich und unten betrugen 0,233 %, 0,44 %, 0,445 %, 0,316 % bzw. 1,27 % und lagen alle unter 1,5 %, was auf eine hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit des analytischen Modells hinweist.

saisonübergreifende Wärmespeicherung;großflächige Wärmespeicherteichsysteme;numerische Modelle;analytische Modelle