Auslegung
von Erdwärmesondenanlagen
Häufig hören wir die Frage: „Wie tief muss ich denn für ein Einfamilienhaus bohren?" Ganz so einfach ist es leider nicht. Wie bei jeder Auslegung eines Heizungssystems ist zunächst eine Wärmebedarfsermittlung erforderlich, um die Wärmepumpe zu dimensionieren. Zudem wird die projektierte Anzahl der jährlichen Volllaststunden benötigt, denn der Untergrund als Wärmequelle muss sich thermisch regenerieren können, damit ein langfristig stabiles System entsteht. Soll die Erdwärme zusätzlich zur Brauchwassertemperierung genutzt werden, so steigt die Anzahl der Volllaststunden und die Sondenlänge muss hinsichtlich der benötigten Entzugsleistung angepasst werden. Anderenfalls wird das Umfeld der Sonden übermäßig ausgekühlt, was zu einer Verminderung der Wärmequellentemperatur und damit zu einer signifikanten Verschlechterung der Jahresarbeitszahl führt.
Während der Temperaturgradient des oberflächennahen Untergrundes in Deutschland verhältnismäßig geringen lokalen Schwankungen unterliegt, sind die Faktoren, die seine Nutzbarmachung ermöglichen, in erheblichem Maße von den geologischen und hydrogeologischen Gegebenheiten abhängig. Eine Einzelfallbetrachtung zur Ermittlung der spezifischen Entzugsleistung des Untergrundes ist daher unerlässlich.
Im folgenden Beispiel wird von einer mittleren Entzugsleistung der durchteuften geologischen Formationen von 50 W/m ausgegangen. In Abhängigkeit von den anstehenden Fest- bzw. Lockergesteinen und deren Grundwasserführung sowie den jährlichen Volllaststunden kann dieser Wert zwischen weniger als 20 W/m bis etwa 100 W/m schwanken. Die vorgesehene Wärmepumpe mit einer Heizleistung von beispielsweise 8 kW hat eine Verdampferleistung (auch „Kälteleistung" genannt) von 6 kW. Nur letztere muss von der Wärmequelle geliefert werden. Die Differenz ist die zum Betrieb des Wärmepumpenkompressors erforderliche (elektrische) Antriebsenergie. In unserem Beispiel werden somit 120 Bohrmeter benötigt, die auf zwei Sonden à 60 m verteilt werden können, um nicht die bergrechtlich relevante Tiefe von 100 m zu überschreiten. Im Zusammenhang mit oberflächennaher Geothermie werden jedoch von Seiten der Bergbehörden oftmals auch tiefere Bohrungen ohne aufwändiges Genehmigungsverfahren zugelassen, wenn die Grundstücksgrenzen nicht überschritten werden.