Die Wärme aus dem Boden wird über eine bestimmte Länge an erdverlegten Rohren aufgenommen. Diese können waagrecht oder senkrecht verlegt werden. In den Rohrschlangen zirkuliert eine Mischung aus Wasser und Frostschutz (Sole). Die Wärme wird mittels Zwischenwärmetauscher an die Wärmepumpe übertragen.
Diese Art von Wärmepumpen wird auch als Sole/Wasser-Wärmepumpen bezeichnet.
Wird statt der Sole das Kältemittel der Wärmepumpe selbst als Wärmeträgermedium eingesetzt, spricht man von einer Wärmepumpe mit Direktverdampfung. Vorteile sind eine höhere Effizienz und der Wegfall von Zwischenwärmetauscher und Soleumwälzpumpe. Nachteil ist die Erfordernis einer absolut ebenen Verlegung und die Erfordernis von speziellen, kunststoffummantelten Kupferrohren.
Je nach Art der Verlegung werden folgende Wärmekollektoren unterschieden:
- Flachkollektor
- Koaxialsonde
- Wärmekorb / Tornadosonde
- Tiefenbohrung
- Energiepfahl
Vor- und Nachteile von Flachkollektoren
- unkomplizierte Verlegung (außer bei Direktverdampfung)
- geringe Materialkosten (außer bei Direktverdampfung)
- besonders geeignet für Neubauten
- gut geeignet bei lehmigen Böden
- großer Flächenbedarf erforderlich
- weniger gut bei sandigen, trockenen Böden
Die Verlegung erfolgt in einer Tiefe von 1 – 1,5 m und einem Abstand von bis zu 80 cm. Dadurch ergibt sich keine nachteilige Wirkung auf das Pflanzenwachstum, allerdings sollten in diesem Bereich nur Flachwurzler gepflanzt werden.
Vor- und Nachteile von Koaxialsonden
- geringere Bohrtiefe
- geringerer Platzbedarf als bei Flächenkollektoren
- ein Aufstellplatz für mehrere Sonden
- Sonden waagrecht und / oder senkrecht verlegbar
- sehr hohe Effizienz, wenn die Sonde ins Grundwasser reicht
- daher auch bei Sanierung interessant
- hohe Kosten der Bohrung
- wasserrechtliche Bewilligung erforderlich
- auf jeden Fall mehrere Bohrungen erforderlich
- große Bohrgeräte
Vor- und Nachteile von Wärmekörben / Tornadosonden
- geringere Bohrtiefe
- geringerer Platzbedarf als bei Flächenkollektoren
- sehr hohe Effizienz, wenn die Sonde ins Grundwasser reicht
- daher auch bei Sanierung interessant
- hohe Kosten der Bohrung
- wasserrechtliche Bewilligung erforderlich
- auf jeden Fall mehrere Bohrungen erforderlich
- große Bohrgeräte
Vor- und Nachteile von Tiefenbohrungen
- geringer Platzbedarf
- daher auch bei Sanierung interessant
- hohe Kosten der Bohrung
- wasserrechtliche Bewilligung erforderlich
- bei kiesigen Böden ist bis zur Einbringung und Hinterfüllung der Sonde ein Stützrohr erforderlich.
- Bohrgeräte (mit Ausnahmen) sehr groß und schwer
Die Bohrtiefe liegt bei maximal 100 m, die spezifische Wärmeentzugsleistung ist von Bodenbeschaffenheit und -feuchte abhängig.
Vor- und Nachteile von Energiepfählen
- geringere Bohrtiefe
- sehr hohe Effizienz, wenn die Sonde ins Grundwasser reicht
- kaum Platzbedarf außerhalb der verbauten Fläche
- Kosten der Bohrung sind für die Statik erforderlich und entfallen für die Wärmepumpe
- wasserrechtliche Bewilligung erforderlich
- auf jeden Fall mehrere Bohrungen erforderlich
- große Bohrgeräte
Energiepfähle sind eine sinnvolle Anwendung, wenn aus statischen Gründen Bohrpfähle errichtet werden müssen. Dabei werden die Rohrspiralen gleich um die Bohrpfähle herum verlegt.
Hier geht es zu Teil 1 und Teil 3 der Beiträge über die verschiedenen Wärmepumpen-Systeme.
Bisher von Anita Schernhammer:
- Schritt für Schritt zur Wärmepumpe
- Schritt für Schritt zur Photovoltaik
- Schritt für Schritt zur thermischen Solaranlage
Alle Beiträge von Anita Schernhammer
Fotocredit Titelbild: © Rehau
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