Flächenkollektoren können auch in 1,5 m Tiefe Erdwärme effizient nutzen

Planung mit Erdwärme

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Bei der Wärmeerzeugung für Gebäude stehen Technologien zur Verfügung, die umweltgerecht und bewährt sind. So auch die oberflächennahe Erdwärmenutzung – ganz ohne tiefe Erdbohrungen, da turbulent durchströmte Flächenkollektoren schon in 1,5 m Tiefe höchst effizient arbeiten. Gut geplant, amortisiert sich eine solche Anlage in kurzer Zeit.

Kay Rosansky

Zu Beginn unseres 21. Jahrhunderts stellt sich mit zunehmender Dringlichkeit die Frage nach der Energieversorgung, und zwar auf allen Gebieten. Energie wird zum Heizen benötigt, für die Produktion von Gütern, für unsere Mobilität, und letztlich für uns selbst, denn auch Nahrung ist nichts anderes als ein Energieträger. Während einige dieser Probleme wohl wirklich schwer zu lösen sind, liegen für andere die Antworten klar auf der Hand. Es gibt zum Beispiel bei der Erzeugung von Wärme für Gebäude längst Konzepte und Technologien, welche sicher, erprobt und bewährt sind, wir müssen sie nur nutzen. Oder wie es ein Aussteller auf der kürzlich in Essen abgehaltenen Fachmesse SHK formulierte, „wir könnten schon viel weiter sein, wenn wir nur wollten.“

Wir wissen seit Jahrzehnten, dass die Nutzung fossiler Brennstoffe zur Wärmegewinnung ein Auslaufmodell darstellt. Zu Beginn dieses Erkenntnisprozesses standen leider kaum technische Alternativen zur Verfügung, und so hat sich über die Jahre ins allgemeine Denken, auch in das von Planern, eine gewisse Frustration eingeschlichen. Diese Haltung war verständlich – hat sich aber überlebt, denn inzwischen ist die Nutzung regenerativer Energien millionenfach erprobt, technisch ausgereift, sicher und auch ökonomisch sinnvoll. Warum sollten wir Wärme durch Verbrennung gewinnen, während uns mit der Erdwärme eine schier unerschöpfliche Energiequelle zur Verfügung steht?

Es ist in unseren Breiten sehr einfach, oberflächennahen Erdschichten genügend Energie zu entziehen, um damit Gebäude zu heizen und mit warmem Wasser zu versorgen.

Dabei sind unter „Gebäuden“ längst nicht mehr nur Einfamilienhäuser zu verstehen, denn seit Jahren werden auch Industriebauten, Gewerbebauten, Schulen usw. auf diese Weise versorgt. Und auch das Vorurteil, Geothermie eigne sich nur für Neubauten, gehört umweltverträglich entsorgt.

Viele Beispiele von energetischen Sanierungen im Bestand belegen, dass diese Form der Energie auch Altbauten zur Verfügung steht. Dabei wird der Natur keinerlei Schaden zugefügt, denn es findet über das ganze Jahr hinweg eine ausreichende Regeneration des Bodens statt, und zwar durch direkten solaren Eintrag, aber auch durch Niederschlagswasser, welches die Erde erneut erwärmt. Ein durch Erdwärme beheiztes Gebäude ist bei aller Behaglichkeit vollkommen emissionsfrei sowie absolut unabhängig von Energieträgern und deren unkalkulierbaren Preisentwicklungen.

Eine Systemkette mit turbulent durchströmten Flächenkollektoren

Die Arbeitsweise einer geothermischen Heizungsanlage sieht wie folgt aus: Eine Wärmepumpe komprimiert ein Kältemittel, das sich dadurch stark erhitzt und seine Wärme an den Heizungskreislauf abgibt. Danach kühlt sich das Kältemittel innerhalb des geschlossenen Kreislaufs durch Entspannung sehr stark ab. Gleichzeitig entziehen die von einer harmlosen Sole durchströmten Kollektoren dem Erdreich die Menge an Wärme, die ausreicht, um das Kältemittel mithilfe eines Verdampfers wieder so weit zu erwärmen, dass es der Wärmepumpe erneut zur Verfügung steht.

Tiefe Erdbohrungen sind dafür nicht mehr nötig, denn turbulent durchströmte Flächenkollektoren, wie die von GeoCollect, arbeiten mit höchsten Wirkungsgraden bereits in 1,5 m Tiefe.

Um die Wärmepumpe zu betreiben, ist natürlich Strom nötig, den man durch Photovoltaik selbst gewinnen kann. Eine gut funktionierende Anlage produziert bis zum Fünffachen der Energie, welche ihr in elektrischer Form als Wärme zugeführt wurde.

Die Planung einer Erdwärmeanlage ist kein Hexenwerk, gehört aber dennoch in die Hände von Fachleuten. Zunächst spielt die Bodenbeschaffenheit eine Rolle, da sie Einfluss auf das geothermische Verhalten im Bereich der Kollektoren nimmt. Danach stellt sich die Frage der Dimensionierung der Anlage; sie wird bestimmt durch den Wärmebedarf und die zu erwartende „Ernte“ aus dem Erdreich. Zusätzlich hat die Abstimmung der einzelnen Komponenten aufeinander zu erfolgen, bis hin zur Heizungsanlage. Hier ist die Vorlauftemperatur von Bedeutung: viele Systeme arbeiten bei einer geringen Vorlauftemperatur am effizientesten, und dies spricht dann in der Folge idealerweise für die Verwendung von modernen Flächenheizungen in Wand, Decke und Boden. Deren Strahlungswärme wird allgemein als angenehm empfunden, außerdem sorgen das Fehlen von Heizkörpern für Raumgewinn. Wo erforderlich, etwa im Bestand, können aber auch Niedertemperatur-Heizkörper mit Erdwärme beliefert werden; einige Wärmepumpen sind eigens dafür ausgelegt. Gut geplante Anlagen dieser Art amortisieren sich binnen kurzer Fristen, außerdem stehen erhebliche Fördermittel bereit.



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