Erdwärmenutzung – Büro für Umweltgeologie

Im Bochumer Süden…

…ist eine Erdwärmesondenanlage für ein Mehrfamilienhaus mit gehobenem Wohnstandard und insgesamt 11 Wohneinheiten realisiert worden. Das Gebäude wurde optimal gedämmt und benötigt deshalb nur 38 kWh/m2 im Jahr. Dieses Haus benötigt nur ca. die Hälfte des Energiebedarfes gemäß den Anforderungen der Energiesparverordnung (EnEV, Stand 2010).

Die Erdsondenanlage soll sowohl die Heizenergie als auch die Warmwasserbereitung erzeugen und eine passive Kühlung im Sommer ermöglichen. Auf der Grundlage des vorgegebenen Energiestandards des Hauses wurde durch die SWB-GmbH die zu erwartende Heizlast berechnet. Die Wärmepumpe hat eine Leistung von 45 KW. Zur Unterstützung der Warmwasserbereitung wurde eine Solaranlage mit einer Kollektorfläche von 30 m2 installiert.
Unter Berücksichtigung der VDI Richtlinie 4640 ist auf dieser Datengrundlage das Ursprungskonzept zur Erdwärmenutzung erstellt worden. Bei der zu erwartenden Entzugsleistung des geologischen Untergrundes waren 7 Bohrungen a 140 Meter Tiefe nötig.

Dieses Projektbeispiel zeigt, wie wichtig eine sorgfältige Planung im Vorfeld und auch während der Umsetzung ist, damit auch unter schwierigen, geologischen Bedingungen eine effektive Anlage umgesetzt werden kann.

: Garagenhof mit integriertem Sondenfeld

: Erdwärmesondenspindel

: Erdwärmebohrung

Eine Anfrage zu möglichem Altbergbau bei der zuständigen Behörde ergab, dass es für das Gebiet den Verdacht auf Altbergbau gibt. Eine Grubenbildauswertung der historischen Unterlagen zeigte, dass aufgrund der möglichen Altflöze im Untergrund das Konzept überarbeitet werden musste, um die Bohrungen gefahrlos abteufen zu können und eine möglichst effektive Anlage zu ermöglichen.
Aufgrund der nötigen Heizlast der Anlage über 30 KW wurde auf Empfehlung unseres Büros eine Probebohrung errichtet und mit Hilfe dieser Bohrung ein Geothermal Response Test (GRT) durchgeführt. Dies ermöglicht eine genaue Ermittlung der realen Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes sowie eine optimale Positionierung und Auslegung des Bohrungen. Die Probebohrung wurde ein Bestandteil des endgültigen Sondenfeldes.

Die Bohrung

Die Bohrtiefe für die Probebohrung wurde auf Grund der Grubenbildauswertung auf maximal 100 Meter begrenzt. Bei ca. 78 Meter unter Gelände wurde erwartungsgemäß das Flöz erreicht. Mit den Daten des Response Tests wurde die Dimensionierung des Erdsondenfeldes für ein Simulationszeitraum von 25 Jahren berechnet, um die optimale Geometrie des Sondenfeldes zum Erreichen der bestmöglichen Leistungsfähigkeit der Anlage zu überprüfen.

Die geringeren Bohrtiefen sowie die kleineren Abstände zwischen den Bohrungen verursacht eine größere Beeinflussung der Sonden untereinander. Um die nötige Entzugsleistung zu erreichen wurden 12 Bohrungen a 80 Meter, mit einem Abstand von 7,5 Metern untereinander, durch die Bohrfirma Vaillant Geosysteme abgeteuft.

Dieses im Verlauf des Projektes auf die vorgefundenen Standorteigenschaften optimierte Konzept gewährleistet, dass eine hohe Effektivität der Erdwärmeanlage erzielt werden kann.
Die passive Erdwärme Kühlung im Sommer führt zu einer verbesserten Regeneration der Erdwärmesonden und bietet gute Voraussetzungen für einen wirtschaftlichen Betrieb der Wärmepumpenanlage.