Diese Masterarbeit wurde in Zusammenarbeit mit dem österreichischen Forschungsinstitut Austrian Institute of Technology (AIT) im Rahmen des GEOFIT Forschungsprojektes durchgeführt, welches Teil des Förderprogrammes Horizon 2020 der Europäischen Union ist. Das Ziel dieser Masterarbeit ist die Modellierung des Wärmeflusses im unmittelbaren Umfeld von kompakten Erdwärmetauschern in unterschiedlichen Substraten. Die Lösungen dieser sogenannten Nahfeldmodelle werden als Eingabeparameter für die weitere Fernfeldmodellierung dienen, die von den GEOFIT-Partnern des AIT durchgeführt wird. Erdwärmekörbe und Ringgrabenkollektoren stellten sich für diesen Zweck als am besten geeignete geometrische Erdwärmetauscherkonfigurationen heraus und entsprechende Modelle mit der CFD-Software ANSYS Fluent wurden entwickelt. Der Einfluss der Materialeigenschaften Wärmeleitfähigkeit und Wärmediffusivität des wärmeleitenden Mediums auf den Wärmetransport wurde für Sande und Humuserden mit unterschiedlichem Feuchtegehalt untersucht. Da die Variation des wärmeleitenden Substrats im großräumigen Erdwärmekorbexperiment des AIT einen großen Zeit- und Arbeitsaufwand erfordert, wurde ein kleineres "Thermo-Pipe" Experiment entwickelt. Das Ziel des Thermo-Pipe Experimentes ist, das thermische Verhalten verschiedener wärmeleitender Substrate zu modellieren und zu testen, bevor sie im großen Erdwärmekorbexperiment eingesetzt werden. Das entsprechende CFD-Modell wurde im Rahmen dieser Arbeit ebenfalls entwickelt und dessen Ergebnisse mit den experimentell gemessenen Daten verglichen. Um die Ergebnisse der Erdwärmetauschermodelle weiter zu untermauern, wurden außerdem die maßgeblichen physikalischen Konzepte des Wärmetransports der numerischen ANSYS Fluent Software untersucht. Um den analytischen Rechenaufwand zu reduzieren und damit eine analytische Lösung zu ermöglichen, wurde ein geometrisch vereinfachtes Modell erstellt. Die analytisch berechnete Lösung wurde dann mit der numerisch berechneten Lösung der Software verglichen und zeigte sehr genaue Übereinstimmungen für unterschiedliche zeitunabhängige Wärmeeinträge. Aus der analytischen Lösung lässt sich ableiten, dass die Wärmeleitfähigkeit die einzige Materialeigenschaft ist, die in der stationären Lösung auftritt und somit die maximal auftretende Temperatur beim Erreichen des thermischen Gleichgewichts direkt beeinflusst. Die Wärmediffusivität, die auch Temperaturleitfähigkeit genannt wird, tritt dagegen ausschließlich im instationären Bereich der Lösung auf und beeinflusst die Zeit die benötigt wird, bis das thermische Gleichgewicht im System erreicht ist. Um die Ergebnisse der Wärmetauschermodelle zu validieren, wurden sie mit einem bereits vorhandenen Modell und einem entsprechenden Experiment verglichen, welche vom AIT erstellt wurden. Diese Masterarbeit trägt zur Grundlage der Zielsetzung des GEOFIT-Projekts bei, nämlich ein „Engineering-Tool“ basierend auf akkuraten Wärmestrommodellen zur genauen Auslegung kompakter Erdwärmetauscher zu entwickeln, welche zur geothermischen Nachrüstung europäischer Haushalte geeignet sind.