Erdwärmesonden mit SKZ Prüfzeichen
Erdwärmesonden Erdsonden
Erdwärmesonden mit SKZ Prüfzeichen
Erdwärmesonden mit SKZ Prüfzeichen geben Sicherheit und Garantieren eine Lange Lebensdauer.
Erdwärmesonden werden in vertikalen Bohrungen mit einer Tiefe von wenigen Metern bis über 100 Metern installiert. Im Sondenkreislauf wird eine Wärmeträgerflüssigkeit durch den Boden und zumeist durch den grundwassererfüllten Gesteinsbereich geleitet, um die darin gespeicherte Wärme aufzunehmen. In einem Wärmetauscher wird die Flüssigkeit dann wieder abgekühlt. Die gewonnene Energie wird in der Regel zu Heizzwecken oder zum Kühlen weiter verwendet.
Erdwärmesonden werden in Deutschland meist nur bis 100 m Tiefe eingesetzt, da darüber hinaus eine bergrechtliche Genehmigung erforderlich ist. Wie auch bei den Erdwärmekollektoren ist eine möglichst genaue Dimensionierung notwendig.
Unterdimensionierung führt bei großem Wärmeentzug zu starker Abkühlung des Untergrundes bis hin zur Frostbildung. Dadurch verringert sich einmal die Effizienz der Wärmepumpe, zum anderen können sich die tieferen Schichten im Sommer wegen des begrenzten Wärmenachflusses nicht mehr vollständig regenerieren. Die Fluideintrittstemperatur darf nach VDI (1998) im Dauerbetrieb den Bereich von ±10 K relativ zur Temperatur des ungestörten Untergrundes nicht überschrei-ten, bei Spitzenlast ±15 K.
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Ringraumverfüllung
Erdwärmesonde nach dem verpressen.
Ins Bohrloch Eingebaute und Verpresste Erdwärmesonde.
Erdwärmesonden mit dichter Ringraumverfüllung sind über die gesamte Länge im Ringraum des Bohrlochs von einer erstarrungsfähigen, abdichtend wirkenden Bentonit- Zement- Sand ( Quarzsand oder Quarzmehl - Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Suspension) Suspension zu verpressen. Dies ist sehr wichtig damit die Wärmezufuhr zur Erdwärmesonde gewährleistet ist. Bei nicht ordnungsgemäßer Verfüllung, kann sich die Leistung der Erdwärmesonden um bis zu 30% verringern. Eine Schutzwirkung ist dann auch nicht gegeben. Nach den neuesten Stand der Technik sollten nur noch folgende Ringraumverfüllungen eingebracht werden: Bentonit- Hochofenzement- Wasser- oder Bentonit- Hochofenzement- Sand – Wasser- Suspensionen, reine Dämmer sind nicht für die Ringraumzementation geeignet, da die Wärmezufuhr zur Sonde nicht Optimal erfolgt. Spezielle Fertigmischungen mit sehr guten Wärmeleitfähigkeiten werden im Spezialhandel angeboten, diese sind aber meist sehr Teuer. Bilder zur Zementation finden Sie hier...
Auslegung von Erdwärmesonden
Bestimmung der thermischen Untergrundparameter
Allgemein hängt die Auslegung von der Art des Untergrundes ab. Einflußfaktoren sind die thermische Leitfähigkeit, die Feuchte (bei Lockergesteinen) und eventuell ein Grundwasserfluß. Die nötigen Kennwerte werden bei kleinen Anlagen auf der Basis einer Untergrundeinschätzung angenommen (z.B. nach Informationen aus geologischen Karten), bei größeren Anlagen jedoch durch eine Standortuntersuchung bestimmt. Für den wichtigsten Parameter, die Wärmeleitfähigkeit, gibt es inzwischen neben der Berechnung aus lithologischen Angaben oder der Messung im Labor (an möglichst ungestörten Proben aus eine Erkundungsbohrung) das Verfahren der direkte Messung an einer Erdwärmesonde (Thermal Response Test).
Der große Vorteil des thermischen Response-Test ist, das er an einer fertig eingebauten Erdwärmesonde durchgeführt wird, die später Teil der Anlage sein kann. Es gibt also keine verlorenen Bohrungen. Weitere Vorteile sind die Messung über die gesamte Bohrlochlänge, die Einbeziehung der Bohrlochverfüllung, und die ungestörten Untergrundverhältnisse einschließlich evtl. vorhandenen Grundwasserflusses.
Bei einem Thermal Response Test wird eine definierte Wärmeleistung an die Erdwärmesonde angelegt (s. Abb. 2; meist Aufheizung), und der sich dabei ergebende Verlauf der Ein- und Austrittstemperaturen an der Erdwärmesonde aufgezeichnet.
Die Entwicklung des Verfahrens ist bei SANNER et al (1999) beschrieben. Das erste mobile Gerät für diesen Test wurde in Schweden entwickelt und eingesetzt. (EKLÖF & GEHLIN, 1996; GEHLIN & NORDELL, 1997). In Deutschland wird der Thermal Response Test z.Zt. von der Landtechnik Weihenstephan der TU München, der Firma UBeG GbR in Wetzlar und der AETNA Energiesystem GmbH in Wildau ausgeführt.
Die verbreitetste Methode der Auswertung eines Thermal Response Test basiert auf der KELVIN´schen Linienquellentheorie. Diese wurde bereits in den 40er Jahren für die Berechnung erdgekoppelter Wärmepumpenanlagen verwendet, um die Temperaturentwicklung im Erdreich zeitabhängig zu erfassen (INGERSOLL & PLASS, 1948).
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Lesen Sie auch folgende Artikel:
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12 Schritte zur Erdwärmesondenanlage
| 1. | Energiebedarf ermitteln ( Heizlast, Warmwasserbedarf, Sperrzeiten, Betriebsstunden der Wärmepumpe) |
| 2. | Untergrund bewerten, Geologie, Auslegung der Erdwärmesonden |
| 3. | Baustellenbesichtigung ( wichtig bei Heizungsumbau ) |
| 4. | Wasserrechtliche Genehmigungen beantragen, Bergrecht bei Bohrungen tiefer 100m und Bohrungen auf fremden Grundstücken beachten |
| 5. | Bohrarbeiten durchführen |
| 6. | Tiefbauarbeiten für Sondenverteileranlage |
| 7. | Sonden, Verteiler und Wärmepumpe montieren |
| 8. | Frostschutz/Wärmeträger befüllen |
| 9. | Bestandsunterlagen erstellen und an die zuständigen Behörden übermitteln |
| 10. | Inbetriebnahme der Wärmepumpe |
| 11. | Überwachung und Monitoring durchführen |
| 12. | Eventuell Optimierung der Anlage |
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