Im Bereich

    Erdwärme: Erdwärmesonde und Erdwärmeheizung

    Erdwärme bzw. Geothermie birgt ein enormes Potenzial, da das gesamte geothermische System schätzungsweise mehr als 50.000-mal mehr Energie enthält, als unter optimalen Bedingungen weltweit aus Erdgas und Erdöl gewonnen wird. Somit reduziert die Nutzung von Erdwärme den Einsatz fossiler Brennstoffe und damit auch die Emissionen von Treibhausgasen. Erdwärmeheizung wird weltweit zum Heizen von Wohnhäusern und Industrieanlagen genutzt, aber auch Strom wird mithilfe von Geothermie erzeugt. In der Natur tritt geothermische Energie am häufigsten in Form von Warmwasserquellen oder Geysiren zutage. Manchmal liegen Erdwärmequellen sehr nahe an der Erdoberfläche, doch häufig werden tiefer gelegene Vorkommen von heißem Wasser und Wasserdampf genutzt – dazu werden Erdwärmesonden eingesetzt.
    Fachartikel 29
    Erdwärme-Geothermie.jpg
    Wir haben 105 Auftragnehmer im Bereich Brunnenbau:

    1. Nutzung von Erdwärme in Gebäuden

    Die im Erdinneren gespeicherte Wärme wird als Erdwärme oder geothermische Energie bezeichnet, geowissenschaftliche Untersuchungen und die Nutzung der Erdwärme werden hingegen Geothermie genannt. Allerdings wird Geothermie manchmal auch als Synonym für Erdwärme verwendet. Erdwärme kann auf verschiedene Weise genutzt werden. So unterscheidet man zwischen geothermischer Nutzung von Erdwärmequellen (Heißwasser- und Dampfquellen), Kühlung von heißem Gestein und Nutzung von Erdwärme, die unter Druck an die Oberfläche gepumpt wird. In der Geothermie unterscheidet man zwischen mehreren Arten der Erdwärmenutzung. Erdwärme kann zur Stromerzeugung, Heizung (direkt oder mit Wärmepumpe) und in der Balneologie (Bäderheilkunde – das Wissen über Behandlungs- und Rehabilitationsmethoden mithilfe natürlicher Heilquellen oder Thermal- und Mineralwässern) verwendet werden.

    1.1 Erdwärmepumpe und Erdwärmeheizung

    Erdwärme wird von Sole-Wasser-Wärmepumpen bzw. Erdwärmepumpen als Heizenergie genutzt. Der Einsatz von Wärmepumpen nimmt in allen europäischen Ländern und auch in Österreich rapide zu. Dafür gibt es zwei Hauptgründe. Erstens sind Wärmepumpen eine sehr energieeffizientere Art der Nutzung von Primärenergieträgern, denn im Vergleich zu Öl- und Gaskesseln erlauben sie Einsparungen von etwa 30 bis 70 %. Der zweite Grund für die Beliebtheit von Wärmepumpen liegt darin, dass Wärmepumpen im Gegensatz zu Öl- und Gaskesseln keine schädlichen Emissionen erzeugen. Damit leisten sie einen wichtigen Beitrag zur Emissionsminderung in dicht besiedelten Gebieten.

    Erdwärmekollektoren.jpg
    Horizontale Erdwärmekollektoren benötigen eine große Fläche, während vertikale Erdwärmesonden in die Tiefe gehen.

    2. Erdwärmesonde

    2.1 Geothermie und Erdwärmesonden

    Zur Nutzung von Erdwärme gibt es unterschiedliche Systeme. Das gängigste System nutzt eine Erdwärmesonde (EWS) bzw. einen vertikalen Erdwärmekollektor, der in ein Bohrloch eingebracht und einer Wärmepumpe verbunden wird. Eine Wärmepumpe ermöglicht aber nicht nur Gebäudeheizung, sondern auch Gebäudekühlung und Brauchwassererwärmung. Bei Wärmepumpen mit einer Leistung von einigen hundert Kilowatt werden zur Wärmeentnahme aus dem Untergrund vertikale Erdwärmekollektoren bzw. Erdwärmesonden eingesetzt. Eine Erdwärmesonde ist eigentlich ein Erdwärmetauscher (auch Erdwärmeübertrager oder EWT genannt), der aus einem Rohr besteht und in ein vertikal oder schräg verlaufendes Bohrloch eingebracht wird. Im Erdwärmekollektor (Rohr) zirkuliert ein Medium (Wärmeträgerflüssigkeit), das dem umgebenden Gestein Wärme entnimmt und es so abkühlt. Dabei erwärmt sich die Wärmeträgerflüssigkeit und kehrt über ein parallel verlaufendes Rohr an die Oberfläche zurück.

    2.2 Wie wird eine Erdwärmesonde eingebracht?

    Erdwärmesonden werden in Tiefen von 30 bis 150 m in den Boden eingebracht. Manchmal werden sie sogar bis zu 300 m tief ins Erdreich eingelassen, doch in solchen Fällen muss der Querschnitt des Sondenrohres mehr als die üblichen 32 mm betragen (in der Regel 40 mm). Die Rohre von Erdwärmesonden bestehen aus Polyethylen (PE), weil dieser Kunststoff ein guter Wärmetauscher und beständig gegen Druck, Feuchtigkeit, Nagetiere und Mikroorganismen ist. Alle Hohlräume zwischen den Rohren und dem Erdreich müssen mit einem gut leitenden Material (im Regelfall mit einer Suspension aus Wasser und Zement) ausgefüllt werden. Die Anzahl der Erdwärmesonden sowie deren Tiefe und Durchmesser hängen vom Wärmebedarf des Gebäudes und der Leistung der installierten Wärmepumpe ab.

    Es gibt zwei Bauarten der üblichen Erdwärmesonden:

    Am häufigsten werden Doppel-U-Sonden eingesetzt, bei denen zwei Rohrpaare pro Bohrloch verwendet werden (die abgekühlte Wärmeträgerflüssigkeit wird durch die Erdwärmesonde gepumpt, wobei sie auf ihrem Weg zur tiefsten Stelle und zurück durch die Erdwärme über die Wandung erwärmt wird).

    Die Alternative ist die sog. koaxiale Sonde, bei der Vor- und Rücklauf der Wärmeträgerflüssigkeit im Innenrohr sowie im Ringraum zwischen innerem und äußerem Rohr der Koaxialsonde erfolgen (die kalte Wärmeträgerflüssigkeit strömt durch ein Polyethylen-Innenrohr, während die erwärmte Wärmeträgerflüssigkeit durch ein Außenrohr aus Stahl strömt).

    Erdwärmepumpe-Erdwärmesonde.jpg
    Erdwärmepumpe mit Doppel-U-Sonde

    2.2 Grundlegende Eigenschaften und das Einbringen der Erdwärmesonde

    Eine Erdwärmesonde bietet mehrere Vorteile: Sie benötigt nicht viel Platz, die Temperatur der Wärmequelle bleibt ganzjährig hoch und auch eine direkte Kühlung ist möglich. Je nach Bodenbeschaffenheit wird zur Gewinnung von1 kW Wärmeenergie aus dem Erdreich ein etwa 10 bis 20 m tiefes Bohrloch benötigt. Die Abstände zwischen den einzelnen Bohrlöchern müssen mindestens 5 bis 6 m betragen, der Abstand zwischen einem Bohrloch und den Fundamenten des Gebäudes darf nicht geringer als 2 m sein. Auch die Qualität des Bodens ist zu berücksichtigen, da die Bohrtiefe von der Bodenbeschaffenheit (Boden- und Felsklassen) abhängt.

    3. Erdwärme aus Gestein

    Je nach Bodenbeschaffenheit können dem Boden zwischen 50 und 100 W Erdwärme pro Meter Sondenlänge bzw. Bodentiefe entnommen werden. Besonders wasserreichen Böden lassen sich auch größere Energiemengen entziehen. Die im Boden enthaltene Wassermenge und die Porosität des Bodens haben großen Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit. Je nach Bodenbeschaffenheit können dem Erdreich unterschiedliche Energiemengen entnommen werden:

    • - trockene Sandböden: 20 W/m,
    • - nasse Sandböden: 40 W/m,
    • - nasse Steinböden: 60 W/m,
    • - Böden mit Grundwasser: 80 - 100 W/m.

    Die Bodentemperatur in 15 m Tiefe beträgt ca. 10 °C und ist konstant, etwa alle 33 m Tiefe steigt die Temperatur um 1 °C an.

    Koaxialsonde.jpg
    Erdwärmepumpe mit koaxialer Sonde

    4. Erdwärme für Wärmepumpen

    Der Einsatz einer Erdwärmepumpe ist die umweltfreundlichste und am weitesten verbreitete Art der Nutzung von Erdwärme zum Heizen oder Kühlen von Gebäuden, denn sie hat keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt. Erdwärmepumpen-Heizsysteme benötigen zur Wärmeübertragung nur sehr wenig Energie, sie belasten die Umwelt nicht und gehören zu den effizientesten Heiz- und Kühlsystemen. Das Erdwärmepumpensystem bringt Sonnen- und Erdwärmeenergie durch eine Reihe von im Boden verlegten Rohren als nutzbare Energie ins Haus. Erdwärmepumpen können bereits bei Umgebungstemperaturen vom 5 °C arbeiten. Bei einem Erdwärmepumpen-Heizsystem werden mindestens 75 % des Energiebedarfs zur Gebäudeheizung und Warmwassererwärmung aus der Wärmequelle gewonnen, an die die Wärmepumpe angeschlossen ist. Die restlichen 25 % des Energiebedarfs werden durch Strom gedeckt, den die Wärmepumpe für ihren Betrieb braucht.

    4.1 Wirkungsgrad von Wärmepumpen

    Der Wirkungsgrad von Wärmepumpen wird als Leistungszahl bezeichnet, häufig stößt man jedoch auf den Begriff COP (vom eng. Coefficient Of Performance). Der COP-Wert bezeichnet das Verhältnis der abgegebenen Heizleistung einer Wärmepumpe zur aufgewendeten elektrischen Leistung des Verdichters an. Wenn z. B. der COP-Wert einer Wärmepumpe bei 5 liegt, bedeutet dies, dass für 1 kW der eingesetzten elektrischen Leistung des Kompressors 5 kW Heizleistung bzw. Wärme produziert werden. Der COP-Wert von Erdwärmepumpen liegt zwischen 4 und 5, Grundwasserwärmepumpen erreichen sogar COP-Werte von 6 bis 7.

    Der zweite wichtige Wert bei Wärmepumpen ist die Jahresarbeitszahl (JAZ), die manchmal auch als SPF (vom eng. Seasonal Performance Factor) bezeichnet wird. Die Jahresarbeitszahl gibt den Wirkungsgrad der Wärmepumpe über die sich ganzjährig verändernden Betriebsbedingungen an. Sie berücksichtigt auch die Leistung von Hilfsaggregaten (z. B. Solepumpen, Grundwasserpumpen oder Luft-Ventilatoren) und kann deshalb von Laien schnell falsch ausgelegt werden. Sie sollten jedoch wissen, dass Wärmepumpen normalerweise Jahresarbeitszahlen von 3,5 bis 4,5 erzielen. Bei sehr guten Wärmepumpen kann die Jahresarbeitszahl auch höher liegen, während Jahresarbeitszahlen von weniger als 3 unwirtschaftlich sind (und wenn der Strom aus fossilen Brennstoffen kommt, sind sie auch nicht mehr umweltschonend).

    4.2 Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe) mit Erdwärmesonde

    Bei einer Erdwärmesonde wird dem umgebenden Erdreich über ein geschlossenes Bohrloch Wärmeenergie entnommen. Falls nicht genügend Grundwasser vorhanden ist, kommt ein Sole-Wasser-System zum Einsatz. In diesem Fall werden ein oder mehrere Bohrlöcher von 80 bis 150 m Tiefe angelegt, in die zwei Rohrpaare eingelassen und zu einer U-Schleife verbunden werden. Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzt die im Gestein oder im Erdreich gespeicherte Wärmeenergie (hier ist ein großer Teil der Sonnenenergie gespeichert), die mithilfe einer Wärmepumpe zur Erwärmung des Hauses oder des Brauchwassers genutzt werden kann. Zur Wärmeentnahme stehen vertikale Erdwärmesonden und horizontale Erdwärmekollektoren zur Verfügung. In den Rohren zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf eine Sole (ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel). In einem Wärmetauscher wird die Wärmeenergie auf das Wärmeträgermedium des Heizkreises (Wasser) übertragen und mithilfe von zusätzlicher elektrischer Energie auf eine höhere Temperatur (bis zu 65 °C) gebracht. Das zurückfließende Wasser hat lediglich eine Temperatur von etwa 5 °C.

    4.3 Wasser-Wasser-Wärmepumpe (Grundwasserwärmepumpe)

    Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist eine offene Geothermie-Bohrung. Es handelt sich um das effizienteste System zur Nutzung erneuerbarer Energien mithilfe einer Wärmepumpe, das Grundwasser als Wärmequelle verwendet (daher auch die Bezeichnung Grundwasserwärmepumpe). Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe eignet sich zur Beheizung von Wohn- und Gewerbegebäuden sowie zur Brauchwassererwärmung. Zur Wärmeentnahme aus dem Grundwasser werden zwei Brunnen benötigt: Das Wasser wird aus einem Förderbrunnen entnommen und zur Wärmepumpe gepumpt, wo ihm etwa 5 °C Wärme entnommen werden, bevor es durch einen Schluckbrunnen zurückgeführt wird. Der Abstand zwischen beiden Brunnen muss mindestens 12 m betragen und es ist sehr wichtig, wie die beiden Brunnen angelegt werden (unter Berücksichtigung des Grundwasserflusses). Das Grundwasser hat im Durchschnitt eine Temperatur von etwa 12 °C, die unabhängig von Wetter oder Außentemperatur konstant bleibt.

    Erdwärme-Grundwasserwärmepumpe.jpg
    Wasser-Wasser-Wärmepumpe oder Grundwasserwärmepumpe
    Fachartikel 29
    Autor: DaiBau Magazin
    Wir haben 105 Auftragnehmer im Bereich Brunnenbau:

    Wie nützlich fanden Sie den Artikel?


    Ideen für die Gestaltung Ihres Zuhauses

    Magazin mit frischen Ideen und Tipps unserer Autoren für die Gestaltung Ihres Zuhauses.

    VORGESCHLAGENE AUFTRAGNEHMER FÜR DEN BEREICH BRUNNENBAU
    9.9
    0

    Robert Frank GmbH

    Hauptstraße 28, 7132 Frauenkirchen
    10
    1

    Bagi Bau Vermittlung

    Pradlerstraße 63, 6020 Innsbruck
    10
    1

    Rene Langreiter

    Oberplaickweg 4, 5422 Bad Dürrnberg
    9.4
    1

    WDS Bau GmbH

    Leharstr. 6/3, 4320 Perg
    10
    1

    Nägele Hoch- und Tiefbau GmbH

    Industriestraße 18, 6832 Sulz
    9.8
    0

    Erhart Ges.m.b.H.

    Schlögelsbach Nr. 2, 6123 Terfens
    Wir haben 105 Auftragnehmer im Bereich Brunnenbau:

    KOSTENLOSE DIENSTLEISTUNG
    LOKALE AUFTRAGNEHMER
    OHNE PROVISIONEN
    SUCHEN SIE HOCHWERTIGE HANDWERKER FÜR DEN BEREICH BRUNNENBAU?

    Tiefbohrung
    Bohrungen nach Wasser
    Bohrungen in die Erde
    Brunnenbau
  • Brunnenbau Amstetten
  • Brunnenbau Bad Aussee
  • Brunnenbau Bischofshofen
  • Brunnenbau Bludenz
  • Brunnenbau Bregenz
  • Brunnenbau Bruck an der Mur
  • Brunnenbau Deutschlandsberg
  • Brunnenbau Dornbirn
  • Brunnenbau Eisenstadt
  • Brunnenbau Feldbach
  • Brunnenbau Feldkirch
  • Brunnenbau Gmunden
  • Brunnenbau Graz
  • Brunnenbau Innsbruck
  • Brunnenbau Kapfenberg
  • Brunnenbau Klagenfurt
  • Brunnenbau Klosterneuburg
  • Brunnenbau Krems an der Donau
  • Brunnenbau Kufstein
  • Brunnenbau Leoben
  • Brunnenbau Lienz
  • Brunnenbau Linz
  • Brunnenbau Mattersburg
  • Brunnenbau Ried im Innkreis
  • Brunnenbau Salzburg
  • Brunnenbau St. Pölten
  • Brunnenbau Steyersberg
  • Brunnenbau Steyr
  • Brunnenbau Tulln an der Donau
  • Brunnenbau Villach
  • Brunnenbau Voitsberg
  • Brunnenbau Völkermarkt
  • Brunnenbau Wels
  • Brunnenbau Wien
  • Brunnenbau Wiener Neustadt
  • Brunnenbau Wolfsberg
  • Brunnenbau Zell am See
  • Brunnenbau Zwettl-Niederösterreich
  • AUSTRIA
    DAIBAU.AT

    Pestalozzistraße 1/II/12
    8010 Graz

    0043 676 5205 325

    KONTAKTE

    Anfragen: 0676 5205 018
    Unternehmen: 0676 5205 325

    REGIONALE SEITEN

    www.daibau.com
    www.daibau.at
    www.mojmojster.net
    www.emajstor.hr
    www.daibau.rs
    www.daibau.sk
    www.daibau.ro
    © 2021 DaiBau® | Alle Rechte vorbehalten