Wärmequelle Erdreich
Horizontale Erdkollektoren Als Wärmequelle werden ca. 1.00m unter der Erdoberfläche Kunststoffrohre mit einem Abstand von ca. 35cm verlegt. Die in den Rohren zirkulierende Flüssigkeit (Wasser/ Glykolgemisch) nimmt Wärme aus dem Erdreich auf und gibt sie im Verdampfer an das Kältemittel der Wärmepumpe ab. Die dem Erdreich entzogene Energie ist gespeicherte Sonnenenergie. Die spezifische Wärmeentzugsleistung liegt zwischen 10 und 35 W/ m2 (je nach Bodenqualität). Der niedrigere Wert gilt für trockene, sandige und der hohe Wert für grundwasserführende Böden. Für den Kollektor ist eine Fläche erforderlich, die 1- bis 2- mal so gross ist, wie die zu beheizende Wohnfläche. Da diese Kollektoren ca. 1,5 m unterhalb der Erdoberfläche verlegt werden, wird dem Boden bei einer Temperatur von ca. 0°C zusätzlich Wärme entzogen. In der Folge kühlt sich der Boden in diesem Bereich ab. Die Infiltration (Schneeschmelze) im Frühjahr beungünstigt dieses System zusätzlich. Zum Teil treten bei dieser Art der Wärmegewinnung ökologische Nachteile auf, da die Energie der Sonneneinstrahlung das Gleichgewicht nicht wieder herstellen kann. Die Anlagekosten sind dabei meistens nicht oder nur unwesentlich tiefer als diejenigen einer Erdsondenanlage.
Erdsonde Die Primärenergie für die Sole/ Wasser- Wärmepumpe liefert der Erdsondenkreislauf. Dazu werden in vertikale Bohrlöcher von bis zu 200 m Tiefe Erdsonden abgeteuft. Erdsonden haben den Vorteil, dass ab einer Tiefe von 10 bis 15 Meter die Temperatur relativ konstant zwischen +10°C und +15°C liegt und nicht jahreszeitlich beeinflusst wird. In der Regel werden je nach Leistungsbedarf des Gebäudes eine oder mehrere Erdsonden gesetzt. Im Gegensatz zu den Erdkollektoren wird bei dem Wärmeentzug mittels Erdsonden der Boden nicht unterkühlt, denn bei richtiger Dimensionierung der Erdsondenoberfläche wird nicht mehr Wärme aus der Tiefe geholt als der Boden geothermisch abgegeben kann. Bei dieser Technik werden für die Wärmepumpe Leistungszahlen von 2,1 – 4.8 erreicht, je nach System und Produkt. Beim Rohr- in- Rohr- System (Koaxial) fliesst Sole im Innenrohr zum tiefsten Punkt und wird anschliessend über das äussere Rohr zurück zur WP geleitet. Eine andere Möglichkeit sind doppel- U- Rohrschleifen (Duplex) aus Kunststoff in einem Bohrloch. Die Hohlräume werden mit einem gut wärmeleitenden Material (Benonitschlämme) ausgefüllt. Die spezifische Wärmeentzugsleistung liegt zwischen 25 und 50 W/ m1.
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Flachkollektor, Direktverdampfung Anstelle des soleführenden Kunststoffrohrs zur Erdwärmenutzung wird Cu- Rohr mit dünner Kunststoffummantelung in’ s Erdreich eingebracht. Das Kältemittel verdampft in diesem Flachkollektor und die WP arbeitet effizienter. Der Flachkollektor erfordert jedoch eine wasserrechtliche Bewilligung und zudem ist der anlagetechnische Aufwand (Ölrückführung) unverhältnismässig hoch.
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