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Was ist eine Erdwärmesonde (EWS)?
Ein meist vertikal eingebrachter Wärmetauscher aus Kunststoffrohren bis in ca. 400m Tiefe ("Teufe"). In Deutschland gelten besondere Bestimmungen durch das Bergrecht ab 100m Tiefe. S. SIA 384/6 (www.sia.ch, www.webnorm.ch ),
DIN 8901, DIN 4279, Leitfäden der Bundesländer, z.B. Leitfaden Baden-Würtemberg:
www.lgrb.uni-freiburg.de/lgrb/download_pool/Leitfaden_-_Nutzung_von_Erdwaerme.pdf
VDI 4640 Thermische Nutzung des Untergrundes, Bl. 2 Erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen, s. www.vdi.de/uploads/tx_vdirili/pdf/1437205.pdf

Was ist der Vorteil der teureren erdgekoppelten WP gegenüber einer Luft-Wasser-WP?
- Höhere COP und JAZ, wesentlich effektiver bei sehr niedrigen  Aussentemperaturen wenn man die
  Wärme speziell braucht 
- Keine Vereisung von Luftkanälen bei feucht-kalten Bedingungen mit teuren (elektrischen!) Auftauzyklen
- Keine störenden Luftgeräusche im Haus bzw. für nahe, sensible Nachbarn
- Kühlung im Sommer fast zum Nulltarif geht nur mit EWS!
- Geringer Platzbedarf, keine spezielle Platzierung im Keller, keine Ansaug- und Austrittsöffnungen
  und -richtungen für die Luftversorgung
- Die EWS ist ein geschlossener Kreislauf, die Luft-WP ein offenes System mit ggf. Verunreinigungen,
  Filterwechsel, "Kleingetier" etc.
- Bei einem Strahlungsalarm die Luft-Wärmepumpe abstellen sonst holt man sich die radioaktiven
   Partikel ins Haus

Wer erstellt die Bohrungen?
Spezialisierte Bohrunternehmen
Schweiz: Gütesiegelliste für Erdwärmesonden:
www.fws.ch/dateien/Erdwaermesonden_Nov_09.pdf
BRD: Zertifizierung von Bohrunternehmen für Erdwärmesonden und Grundwasser,
DVGW-Zertifizierung, W120-2, Anlehnung an das Schweizer Gütesiegel

Wie verhält sich die Erdwärmesonde (EWS) im langjährigen Betrieb?
Die Ergiebigkeit einer EWS hängt überwiegend vom mittleren Wärmeentzug und der Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes ab. Als grober Richtwert wird für die Spitzenbelastung bei voller Leistung der Wärmepumpe ein Wärmeentzug von 50W/m Sondenlänge (Duplex-Sonde) benutzt. Dies bedeutet, dass der mittlere Entzugswert in der Heizperiode ca. 30W/m erreicht. Ist eine EWS nicht zu hoch belastet, regenerieren sich die Temperaturen um die EWS im Laufe des Sommers wieder (s. eigene Messungen: "Messungen/Jahrestemperaturen" G06 sowie "Erdwärmesonden" A17). Selbst eine geringe Wasserdurchlässigkeit im Untergrund verbessert die langjährige Effektivität beträchtlich. Die Direkte Kühlung (free-cooling) im Sommer kann helfen, überbelastete EWS zu regenerieren. S.a. Stromverbrauch, Bohrlochwiderstand, Vereisung, Reserven.

Welche Voraussetzungen sollten für eine Erdwärmeheizung vorliegen?
Der Heizbedarf bestimmt die Erdwärmesondenlänge. Der Wirkungsgrad (Effektivität) wird vor allem durch die Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle (EWS) und Wärmeverteilung (Flächenheizung) beeinflusst (klassische Werte: 0°C/35°C).

Steigt die Leistung der EWS, wenn man im Sommer zusätzlich kühlt?
Grundsätzlich nein, d.h. man kann damit eine zu kurz gebohrte EWS nicht retten. Allerdings steigt die Effektivität leicht, da man im Herbst bei einer erhöhten Ausgangstemperatur startet. Die Regenerierung der EWS wird verbessert, so dass ggf. ein kontinuierliches Absinken der Starttemperatur vermieden werden kann, dies besonders dann, wenn der Untergrund schlecht leitet. S.a. FAQ-Kühlung sowie Diagramm "Erdwärmesonden" A17.

Kann man die EWS im Sommer über Solarkollektoren regenerieren?
Die EWS entziehen dem Untergrund Wärme. Es braucht Monate, ggf. Jahre, bis die ursprüngliche Temperaturverteilung um die EWS durch Wärmeleitung wiederhergestellt ist (Regeneration). Solarkollektoren produzieren Wärme, die man ggf. der EWS im Sommer zuführen könnte. Grundsätzlich geht das über einen Plattenwärmetauscher. Vorsicht ist geboten, wenn die EWS dabei mit höheren Soletemperaturen beaufschlagt wird, die die Lebensdauer der Sonde stark beeinträchtigen kann. Bei der Regenerierung über die Fussbodenkühlung ist die max. Temperatur der Sonde ca. 16-17°C. Eine Regenerierung der EWS über Solarwärme behindert und verschlechtert ggf. die Kühlung.

Wie lange hält eine EWS?
EWS aus Kunststoff (PE, HDPE) müssen nur Temperaturen von ca. 0°C bis 15°C „ertragen“. EWS haben rechnerisch(!) eine Lebensdauer von >100 Jahren. Ausfälle sind extrem selten. Echte Langzeitmessungen fehlen. Die Druckdifferenzen zwischen Innen- und Aussendruck am Rohr über der Tiefe sind in der Regel unbekannt und wurden nur selten in Entwicklungsprogrammen bestimmt. Beschädigungen beim Einbau der Sonde sollten möglichst vermieden werden (Handhabung, Hinterfüllung).

Welche Untergründe eignen sich für EWS?
Es braucht eine Bohrbewilligung (Schweiz: Departement Bau, Verkehr und Umwelt, bzw. Gewässerschutzamt Kanton, BRD: Untere Wasserbehörde). Grundwasserschutz hat Priorität, gute Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes und ggf. Wasserdurchlässigkeit sind positiv. Ein geringes Bohrrisiko besteht und sollte mit einer Arteser-Versicherung vom Bauherren oder Bohrfirma abgedeckt werden. Entzugseinschränkungen werden auch durch gefrierende Grundwässer, Vereisungen, trockenen Kies und Schotter sowie Hohlräume verursacht.

Wie hoch sind die Bohrkosten, was beinhalten sie?
EWS-Bohrungen sind in den letzten 25 Jahren eher günstiger geworden. Die Bohrunternehmen sind professioneller, haben mehr Erfahrung und leistungsfähigere Bohrgeräte. Für Einzelbohrungen kann man als Richtwert ca. CHF 80.-/m bzw. ca. € 55.-/m ansetzen (Stand 2009). Dies schliesst die EWS und die Hinterfüllung mit ein. Nur Fixpreise von akkreditierten Bohrfirmen mit Gütesiegel akzeptieren. EWS-Felder oder spezielle Tiefbohrungen sind mit grosser Sorgfalt zu planen.

Was ist die Hinterfüllung der EWS?
Bentonit(Al2O3
·4SiO2·2H20)+Zement+Wasser (im Verhältnis 100kg Bentonit+200kg Zement+900 l Wasser= 1m3 mit einer Dichte von ca. 1.2g/cm3) oder Spezialmischungen. Sie müssen gut pumpfähig sein, werden fest, aber bleiben duktil, s. Zementation VDI-Richtlinie 4640. Die Hinterfüllung macht den gut wärmeleitenden Kontakt zwischen EWS und Untergrund und dichtet das Bohrloch ab, dass keine verschiedenen Fliesshorizonte miteinander verbunden werden können.

Soll man eine tiefe EWS oder zwei halb so tiefe EWS bohren lassen?
Bohrfirmen bevorzugen heute eine Bohrung (bis ca. 240m Tiefe) statt zwei halb so tiefe Bohrungen (Ein Haus - eine Bohrung). Geringeres Bohrrisiko bieten zwei statt eine Bohrung und haben kleineren Strömungswiderstand (Parallelschaltung). Bohrungen sollten etwa 6 bis 10m Abstand voneinander haben. Will man vor allem kühlen, sind Bohrungen unter 100m Tiefe günstiger.

Was ist bei der Installation einer Sonde zu beachten?
Qualifizierte Bohrfirma bevorzugen; Zugänglichkeit für Bohrgerät; ggf. Strassensperrung; Sammel- und Entlüftungsschacht in Hausnähe oder direkt im Keller.

Wer trägt das Bohrrisiko?
Die Bohrfirma. Der Erfolg der EWS wäre ohne die Übernahme des Bohrrisikos durch die Bohrfirmen nicht möglich gewesen und wir hätten 1985 auch nicht in Untersiggenthal als Erste gebohrt. Akzeptieren sollte man nur einen Fixpreis mit Arteser-Versicherung. Bei der grossen Anzahl von Bohrungen bleibt das Risiko für die Bohrfirma kalkulierbar.

Kann man eine EWS reparieren?
Im Bohrloch nein, Zuleitungen kann man ausgraben und reparaturschweissen. Bei Duplex-Sonden aus Kunststoff gehen Reparaturen leichter als bei metallischen Koaxial- oder CO2-Sonden.

Wie kann man das Temperaturverhalten der EWS einfach bestimmen?
Eine gute mittlere Temperatur der EWS erhält man, wenn man ca. alle 2 Wochen die Umwälzpumpe der EWS ca. 1h bis 1.5h laufen lässt (ohne dass die WP läuft!) und dann am WP-Controller die Temperatur des Kältekreises abliest (Auflösung
±0.1K). Die Umwälzung der Sole in der EWS geht meist z.B. mit der Option „Entlüften“. Aufgetragen über dem Jahr, ergibt sich ein guter Anhaltswert über die Belastung der EWS in der Heizperiode und der Regenerierung im Sommer, s. eigene Messungen: "Messungen/Jahrestemperaturen" G06 sowie" Erdwärmesonden" A17.

Wie lange sind die Amortisationszeiten einer EWS-Anlage mit WP?
S. VDI 2067, abhängig von den Energiekosten im Vergleich zu Öl, Gas, Strom.
Amortisation im Neubau sollte man aus der Differenz der Investitionskosten zu anderer Wärmeversorgung rechnen, s. z.B. "Veröffentlichungen" [13]+[15], sowie "Vorträge" [12] und [13]
Richtwerte:
Ab Ölkosten von ca. 40€cent/l und Strompreisen von ca. 10€cent/kWh ist die Heizung mit EWS und WP günstiger.

Ist es wirtschaftlich rentabel, wenn man sich mit 60 Jahren für die Installation einer EWS mit Wärmepumpe entschliesst? Wenn man älter als 70 Jahre alt werden will, ja. Der Wert des Hauses steigt, die Erben werden es danken. Die Lebensdauer einer Wärmepumpe ist ca. 20 Jahre, die der EWS ca. 100 Jahre (kaum genau zu ermitteln, da weder Druckdifferenz am Sondenkopf noch Erfahrungen vorliegen).

Regeneriert sich eine Erdwärmesonde?
Jede EWS erholt sich mit der Zeit, d.h. sie wird irgendwann wieder die Durchschnittstemperatur des umgebenden Erdreichs haben, da die Wärmeleitung die Temperaturdifferenzen minimiert. Je besser die Wärmeleitung, umso schneller der Ausgleich. Entzieht man der EWS zuviel Wärme, schafft sie das ggf. bis zur nächsten Heizperiode nicht vollständig.

Warum regeneriert sich Ihre EWS so gut?
Eigentlich ist die Wärmeleitfähigkeit mit ca. 1.5W/mK in der Oberen Süsswassermolasse nicht gerade hoch, s. "Erdwärmesonde" Bild A17 bzw. "Situation/Geologie" B07. Da das Gebäude am Hang liegt, könnte eine geringe Wasserdurchlässigkeit der Moräne und der Molasse (es genügen 1m/Monat!) den Wärmetransport vorteilhaft beeinflussen.