Abstandsregelungen – Zitat:

In document Energetische Sanierung 3.0 (Page 56-61)

5. Monitoring, ggfs. Korrektur der Betriebsführung oder Systemveränderungen

4.2. Abstandsregelungen – Zitat:

„Um eine gegenseitige Beeinträchtigung zu reduzieren, soll bei Erdwärmesonden mit einer Länge von 40 bis 50 Metern nach der VDI-Richtlinie 4640 der Mindestabstand zwischen den Sonden 5 Meter betragen und 6 Meter bei Sondenlängen > 50 bis < 100 Meter.

Zur Vermeidung einer nachhaltigen physikalischen Verän-derung des Grundwassers dürfen die Abstände der Erd-wärmesonden zu nächstgelegenen Erdwärmenutzungsan-lagen (BestandsanErdwärmenutzungsan-lagen) 10 Meter nicht unterschreiten.“

Geologisch unterstützte Konzeption

hydrogeologische karten /i34/ (nordrhein-westfalen) und geothermieatlanten (sachsen) dienen der orientie-rung, dem standortcheck und der Vorplanung geother-mischer wärmepumpenanlagen (bild 26). als hilfsmittel zwar geeignet, ersetzen diese jedoch in keinem Falle geo-wissenschaftliche analysen und eignungsprüfungen.

neben dem kartenwerk existieren umfangreiche Dateien der handwerker, die bisher geothermische wärmepum-penanlagen errichtet haben. natürlich sind aus diesem

bestand kaum Veröffentlichungen mit dem ziel einer all-gemeinen nutzung zu erwarten. eben „betriebsgeheim-nisse“…

Die im bild 27 enthaltenen angaben können wie folgt in-terpretiert werden:

standortbezogene Daten (bodenprofil und klimazone) erste einschätzung von georisiken

(gesteinsschichten-folge)

grundwasserleiter (anzahl und lage)

Vorbetrachtung der optimalen erdsondenlänge und -anzahl

- schichtenprofil, bohrverfahren und resultierende bohrkosten

- schutzmaßnahmen wie z.b. gewebepacker

- kühlung über erdsonden mit teufen von max. 100 m betrachtung der Jahresentzugsarbeit (kwh/(m².a))

anstelle nicht dauerhaft verfügbarer spitzenwerte (w/m²)

Fachplanung

hinsichtlich der Fachplanung geothermischer wärmepum-penanlagen soll kurz einerseits auf die umfangreicher ge-wordenen Pflichten im rahmen von genehmigungsver-fahren, andererseits auf einige relevante technische betrachtungen hingewiesen werden.

Bild 26

geothermisches kartenwerk sachsen mit richtwerten zur spezifischen entzugsleistung von erdsonden /i34/

Bild 27

bodenprofil und Jahresentzugsarbeit von erdsonden (service des geologi-schen Dienstes nrw /i34/)

Genehmigungsverfahren sowie Zulassung bestimm-ter Verfahren und Systeme

anfrage bei der wasserbehörde nach georisiken (z.b.

gipshorizont, karst, zonen mit starker tektonischer auflockerung, schichtquellen, usw.)

ausschreibung der bohrarbeiten mit hinweis auf mög-liche geologische bohrrisiken (z.b. karstgebiet, arte-ser, mehrere grundwasserstockwerke, georisiken) und erschwernisse

erdwärmesonden mit speziellen auflagen zulässig (z.b.

gewässerschutzbereich karstgebiete, grundwasser-stockwerkbau, artesisch gespanntes grundwasser, gebirgsquellen, subrosion, etc.)

Technische Aspekte der Fachplanung

hinzunahme eines kompetenten ingenieurbüros für hydrogeologische Fachplanungen zur konzeption, be-willigung/genehmigung/Förderung und Vorplanung berechnen der heiz- und kühllast unter

berücksichti-gung des nutzerverhaltens (z.b.

lüftungsgewohn-heiten, angehobene raumtemperatur, einflussnahme auf die Verschattung, nutzbare wärmegewinne durch Personenanzahl/technisierung, leerstand) und des standortes

berechnen der monatlichen heiz- und kühlarbeit (ge-bäude) und abgleich mit dem geothermischen Poten-zial (simulation)

abschätzen des einflusses baukonstruktiver randbe-dingungen (z.b. wärmeverluste langer anschlussrohr-leitungen) und von unwägbarkeiten (z.b. schichten-folge in situ, komponentenausfall, reale

erdreichregeneration, grundwasserdrift) auf ther-mische behaglichkeit und energieeffizienz

kostenoptimierung im zusammenhang gebäudewär-meschutz - tabs - geothermie

Minimierung der hilfsenergien (besonders soleum-wälzpumpe bzw. grundwasserpumpe mit Frequenzum-richter)

synchronisation der betriebsführung „heizen und kühlen des gebäudes“ mit der geothermischen wär-mepumpenanlage

Monitoring über 3 Jahre mit anpassung der betriebs-führung (heiz- und kühlkennlinien, Übergangszeiten ohne heizen und kühlen, ausschluss des gleichzei-tigen heizens und kühlens in räumen oder gebäude-abschnitten).

Produkt- und Systemwahl (Wärmequellenanlage) Rohrwerkstoff

hinsichtlich der erdsonden und kollektoren werden vor-rangig Pe – rohre eingesetzt, deren Qualität sich über die stufen Pe 80 – Pe 100 – Pe 100 rc durchaus weiterent-wickelt hat.

als alternative zu diesen werkstoffen werden aber zuneh-mend auch rohre aus vernetztem Polyethylen (Pe-X) er-folgreich eingesetzt. Diese sind hinsichtlich der mecha-nischen beanspruchung durch umgebende erden und zuschlagstoffe unterschiedlicher korngröße und

bau-Bild 28

simulationswerkzeug eeD (earth energy Designer) zum Planen geother-mischer systeme (griMM /89/ und /90/)

stoffe widerstandsfähiger, was frühere tests zeigen. bis heute sind PeX-rohre als einzige für die sandbettfreie Verlegung im erdreich zugelassen, was im bereich der Medientransortrohrleitungen von bedeutung ist. Dieser Vorzug kann aber auch bei geothermischen anlagen ge-nutzt werden (bild 29 bis bild 32).

eine weitere besonderheit ist die höhere temperaturbe last-barkeit der PeX-rohre gegenüber Pe-anlagen. soll die erdreichregeneration durch solare gewinne einer solarkol-lektoranlage unterstützt werden oder werden rückkühler von kältemaschinen mit der wärmequellenanlage im erd-reich verbunden, sind PeX-rohre nachhaltig sicherer.

letztendlich soll darauf hingewiesen werden, dass die sandbettfreie Verlegung in Verbindung mit geringeren erdarbeiten durchaus auch investitionskostenvorteile bie-tet (bild 33).

Bild 29

bruch von Pe bei mechanischer belastung nach kurzer beanspruchungs-dauer (abbruch des Versuchs bei PeX ohne schädigung)

Bild 30

anschlussverrohrung von erdsonden im sandbett mit Pe-rohren Bild 31

sandbettfreie anschlussverrohrung von erdsonden PeX-rohren (links) mit der uponor Q&e Verbindungstechnik

Pe 80

Die ergebnisse des Fnct-tests belegen die Material-überlegenheit der uponor Pe-Xa rohre

Pe 100 PE-Xa bruch

bruch Versuch bei 95 °c ohne bruch beendet

umgerechnet auf 80 °c

0 h

10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000

PE-Xa

LB-AF Nr. Leistungsbereich

30 00 00 bodenaushub, erdarbeiten, separierung

oz text einheit Preis in €

Daten-anzahl min max mittel 30 11 00 liefern und einbauen von stoffen

03 kies-sand 0/45 liefern und im bereich von leitungen als auflager einbauen

m3 16,01 31,45 21,49 11 07 schotter-splitt-brechsandgemisch 0/56, 0/45

liefern und einbauen m3 9,46 16,39 12,01 7

08 grobschotter oder steine (56/150) liefern und lagenweise einbauen

m3 4,85 10,64 6,55 5 09 rcl-Material liefern und lagenweise vedichtet

einbauen m3 2,10 15,90 8,53 13

Rohrverbinder

Die Verbindung erdverlegter rohrleitungen kann auf un-terschiedliche art und weise erfolgen. einerseits wir zum Verbinden geothermischer rohrsysteme die sehr sichere Pressfittingtechnik empfohlen. Metallische einbauten ste-hen jedoch im widerspruch zur Forderung einer nachhal-tig korrosionsfreien installation.

bild 34 und 35 zeigen typische uponor Verbindungstech-niken für kunststoffrohre unter weitegehendem aus-schluss (offen liegender) metallischer einbauten.

galten jahrelang nur Pe-rohre als schweißbar, können seit einiger zeit auch PeX-rohre mit dem heizwendel-schweißverfahren verbunden werden. Dabei werden die rohrenden von Deckschichten befreit, in eine Pe-Muffe gesteckt und anschließend verschweißt.

Für uponor Pe-Xa – rohre kann auch auf die bewährte Q&e-technologie, mit dem mechanischen aufweiten und selbstständigen schrumpfen (Memory-effekt), zurück-gegriffen werden.

Bild 32

Vorgedämmte rohrsysteme (rechts uponor ecoflex twin) – sinnvoll auch für lange anbindungen von erdsonden für die Freie kühlung

Bild 33

kosten von kies-sand-auflager für leitungen gegenüber schotter, steinen und rcl-Material (landesumweltamt nrw, 2005)

Bild 35

kombination unterschiedlicher kunststoffe (uponor) Bild 34

heizwendelmuffenschweißen von uponor Pe-Xa-rohren

1

1 3

3

2

uponor Pe-Xa Pe 80 oder

100 2 uponor Quick & easy

Verbindungstechnik Die fertige

schweißver-bindung Die übliche

schweißvorberei-tung von Pe-Xa rohren schweißen und abkühlen

Erdsonden

in der schweiz verfügen ca. 83 % der einfamilienhäuser über eine wärmepumpenanlage, die in vielen Fällen mit erdsonden verbunden ist. Deshalb widmen sich unterla-gen wie baFu-Praxishilfe und sia norm 384/6 der nach-haltigen Qualitätssicherung dieser bauteile. es heißt dazu bei eugster /60/ beispielsweise wie folgt:

erdwärmesonden sind in ihrer gesamten länge inkl.

sondenfuß werkseitig herzustellen.

Die erdverlegten rohre müssen in dauerhaften und korrosionssicheren ausführungen eingebaut werden.

Der erdseitige anlageteil muss für die auftretenden Drücke zugelassen sein und ist einer Druckprüfung zu unterziehen (nach sn en 805).

tiefe, anzahl und abstand der erdwärmesonden müs-sen so dimensioniert sein, dass die erforderlichen leis-tungen und energiemengen (heizen und kühlen) über die ganze lebensdauer der anlage (= 50 Jahre) bereit-gestellt werden kann.

Hinterfüllung und Schutz gegen Materialverlust Fehlende hinterfüllungen oder ungeeignetes Material führen sehr schnell zu schadensträchtigen wärmeerschlie-ßungsanlagen und können in großem umfang Folge-schäden zumindest begünstigen. Folgende handlungs-empfehlungen gelten als besonders wichtig:

Die erdwärmesonde ist ohne Verzug nach einsetzen in das bohrloch vom bohrlochfuß her mit einer aushär-tenden suspension bis zur oberfläche vollständig und lückenlos zu hinterfüllen.

Die hinterfüllung ist über ein beim sondenfuß befe-stigtes, im bohrloch verbleibendes zusätzliches rohr vorzunehmen.

Für die suspension werden bestimmte Mindestanfor-derungen gestellt (stabilität, Durchlässigkeitsbeiwert, Dichte, Dauerhaftigkeit, anfangs- und endfestigkeit etc.).

Die Menge der suspension ist zu erfassen. Übersteigt der bedarf an suspension das zweifache des bohr-lochvolumens, so ist der hinterfüllungsvorgang vorerst zu unterbrechen und die zuständige behörde zu infor-mieren.

Permanente Verrohrung von teilstrecken oder einbrin-gen von textilen Packern im bereich der lockerge-steinsstrecke oder des ganzen bohrloches bis in den grundwasserstauer sind schutzmaßnahmen, die eine wirksame hinterfüllung sichern.

Bauüberwachung

es empfiehlt sich, ähnlich wie beim hausbau, einen exter-nen und unabhängigen sachverständigen mit der bau-überwachung zu beauftragen.

Dies könnte beispielsweise durch eine(n) Fachplaner(in) wahrgenommen werden, der die erdsondenanlage dimen-sioniert und das wasserrechtliche Verfahren begleitet hat oder durch eine(n) unabhängige(n) mit der örtlichen ge-ologie vertraute(n) geologen(in) oder einem(r) gutachter(in) mit gleichwertiger Qualifikation.

Funktionskontrolle, Performance Messung und Monitoring

Die Funktionsfähigkeit des Druck-strömungswächters bzw. die Dichtheit des sondenkreislaufes und die Dicht-heit des wärmepumpenkreislaufs sind vom betreiber monatlich zu kontrollieren. wird eine undichtigkeit fest-gestellt, ist ein eventuell vorhandenes glykolgemisch aus dem sondenkreislauf auszuspülen und ordnungsgemäß zu entsorgen. Das weitere Vorgehen ist mit der unteren Ver-waltungsbehörde abzustimmen

Für weiterführende untersuchungen stehen faseroptische oder auch kabellose sensoren für temperaturmessungen in erdsonden zur Verfügung.

Versicherungsschutz

Die Qualitätsstandards für den nachhaltig sicheren be-trieb geothermischer wärmepumpenanlagen sind bereits sehr hoch. Dennoch verbleibt ein restrisiko, wie die ein-gangs genannten beispiele zeigen. in diesem zusammen-hang erlangt der schutz der beteiligten eine höhere be-deutung als bisher. Der bwP bundesverband

wärmepumpen e.V. erklärt den Versicherungsschutz für erdsondenbohrungen, initiiert vom umweltministerium baden-württemberg, wie folgt:

„Nur die Unternehmen, die einen solchen Versicherungs-schutz mit einer Deckungssumme von mindestens 1 Mio.

Euro nachweisen können, werden künftig die Freigabe für eine stockwerksübergreifende Bohrung erhalten. Wir wollen dafür sorgen, dass unbeteiligte Dritte möglichst schnell entschädigt werden und nicht erst nach einem langen Rechtsstreit.“

bohrunternehmen müssen zudem über eine haftpflicht-versicherung in höhe von mindestens 5 Mio. euro De-ckungssumme verfügen. eine entsprechendes Qualitäts-paket hat inzwischen der der bundesverband

wärmepumpe (bwP) seinen Mitgliedern verordnet.

6. Für Eilige

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