Energie-effiziente lüftungstechnische Anlagen - Energie.ch

Lüftungstechnische Systeme
4.11 Erdsonden
Grundsätze
– Erdsonden sind vertikale Sonden über welche
die relativ konstante Bodentemperatur in Tiefen
von einigen dutzend bis wenigen hundert Metern
genutzt wird.
– Dem Boden kann so im Winter Wärme entzogen,
im Sommer Wärme zugeführt werden. Für die
Erreichung der erforderlichen Temperaturniveaus
wird im Winter eine Wärmepumpe eingesetzt.
Im Sommer kann das in den Erdsonden
zirkulierende Wasser/Glykol-Gemisch direkt
über einen Wärmetauscher zur Kühlung eingesetzt
werden.
– Bei der Beurteilung der Zweckmässigkeit einer
Erdsondenanlage ist der Energiebedarf für die
Medienförderung zu berücksichtigen.
Figur 4.11
Prinzipskizze einer Erdsondenanlage
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4.11.1 Heizung im Winter
RAVEL
Für die Nutzung von Erdwärme aus Tiefen von
einigen dutzend bis wenigen hundert Metern
(«Untiefe Geothermie») werden vertikale Erdwärmesonden
(EWS) eingesetzt. In diesem Bereich ist
nutzbare Energie in Form von Wärme von meist
weniger als 20 °C vorhanden. Diese Wärme wird
dem im allgemeinen trockenen, d.h. grundwasserfreien
Erdreich entzogen. Eine Erdwärmesonde
besteht im wesentlichen aus einem geschlossenen
Wasserkreislauf, dem sogenannten Wärmequellenkreislauf.
Das dazu benötigte Rohrsystem
wird mittels einer oder mehrerer, meist vertikaler
Bohrungen in die Tiefe gebracht. Der Wärmeträger,
Wasser mit einem Zusatz von ca. 25 Vol-
% Frostschutz, wird zur Wärmeaufnahme aus dem
Erdreich durch das System gepumpt. Das Wasser-
Frostschutz-Gemisch gibt die so aufgenommene
Wärme über einen Wärmetauscher an eine Wärmepumpe
ab. Dabei kommt es zu keinem direkten
Kontakt zwischen dem Arbeitsmittel in der Wärmepumpe
und dem Wärmeträgermedium aus der
Erdwärmesonde. Die auf diese Art dem Wärmequellenkreislauf
entzogene Energie wird in der
Wärmepumpe auf ein für ein Heizungs- bzw. Lüftungssystem
brauchbares Temperaturniveau angehoben.
Mit diesem System sind mittlere Anlageleistungsziffern
von über 3 machbar [4.3, 4.15].
Kritische Auslegungsgrössen
Die täglich und auch langfristig variierende Temperaturverteilung
des Erdreichs, und damit des
eigentlichen Energielieferanten, erschweren die
optimale Auslegung einer Erdwärmesondenanlage.
Bei der Planung einer Anlage sind deshalb die
folgenden Grössen zu berücksichtigen:
– Der Energiebedarf des Hauses. Er wird bestimmt
durch Grösse, Bauart sowie Orientierung
und klimatische Lage des Gebäudes.
– Die vom Heizkreislauf verlangte höchste Vorlauftemperatur.
Sie wird beeinflusst durch die
Wahl des Heizsystems (z.B. Niedertemperaturheizung)
und dessen Dimensionierung.
– Die zu erzielende Energieersparnis. Je weniger
Fremdenergieverbrauch erwünscht ist, desto
höher sind die Anlagekosten.
– Die Temperatur im Wärmequellenkreislauf. Sie
wird im wesentlichen bestimmt durch die Geo-