Search

Erdwärmesonden - Hinweise für die Planung und Ausführung (Teil 1)

Richter, Klemens

Die Qualität von Erdwärmesonden wird von vielen Faktoren beeinflusst (Wärmetransportvermögen, Untergrund, thermischer Widerstand, Verfüllmaterial). Der thermische Widerstand zwischen Sole und Untergrund (Bohrlochwiderstand) verschlechtert die Leistungszahl der Wärmepumpe und erzeugt dadurch Verluste. Er kann abgeschätzt oder durch eine Messung bestimmt werden. Im Beitrag erfolgt hierzu zunächst eine Berechnung anhand vereinfachter Modelle, dann wird eine Messeinrichtung für einen Aufheizversuch beschrieben, mit dem die thermischen Parameter des Untergrundes und der Bohrlochwiderstand messtechnisch ermittelt werden können (Thermal-Response-Test) und es werden die Messergebnisse vorgestellt. Näher eingegangen wird hierzu auf den Einfluss von verschiedenen Sondenausführungen, wie Einfach-U-Sonde aus PE-Rohr sowie Doppel-U-Sonde ohne bzw. mit Abstandshalter. Die Ergebnisse der Berechnungen werden tabellarisch dargestellt. Deutlich werden hierbei die Größenordnungen, in denen sich die thermischen Bohrlochwiderstände für verschiedene Ausführungen befinden. Auffallend ist hierbei insbesondere der starke Einfluss des Verfüllmaterials (Bentonit/Zementsuspension). Es zeigte sich, dass bei Untergründen mit schlechter Wärmeleitfähigkeit (< 1,5 W/(mK)) die mögliche Entzugsleistung mit 25 W/m sehr gering ist. Bei solch geringen Entzugsleistungen ist eine längere Sonde mit schlechter Verfüllung wirtschaftlicher als eine thermisch optimierte. Das Verfüllmaterial muss dabei keinesfalls besser sein als die Temperaturleitfähigkeit des Untergrundes. (wird fortgesetzt)