Ratgeber:
Der Wärmeentzug aus dem Erdreich erfolgt auf unterschiedliche Art und Weise. In jedem Fall wird ein Wärmeüberträger in das Erdreich eingebracht.
- Dies kann z. B. ein Metall- oder Kunststoffrohr sein, in dem Wasser, gemischt mit Frostschutzmittel≡Frostschutzmittel≡
Zum Schutz vor Frostschäden kann das Wasser in Kreisläufen der Heizungs- und Solartechnik mit einem Frostschutzmittel versetzt werden. Ähnlich wie im Kühlerkreislauf eines Autos verhindert das Mittel bei niedrigen Temperaturen das Einfrieren. Meist wird ungiftiges Propylenglykol verwendet. Eine Ausnahme bilden Systeme, die ohne Solarstrahlung "trocken" fallen (drain-back-Technik) und Systeme, die im Winter leer sind., als Wärmeträger≡Wärmeträger≡
Der Wärmeträger ist ein flüssiges oder gasförmiges Medium (z. B. Luft, Wasser), mit dem Wärme transportiert wird. Der Wärmeträger in Solarwärmeanlagen ist Wasser, versetzt mit einem Frostschutzmittel. Der Wärmträger in Heizungsanlagen ist in der Regel normales Wasser. In einer Wärmepumpenanlage kann der Wärmeträger auch ein Arbeitsmittel sein (Direktverdampfer). zirkuliert. Kommt dieses Wasser mit einer Temperatur von 7 °C von der Wärmepumpe≡Wärmepumpe≡
Die Wärmepumpe als Heizgerät nimmt auf der Eingangseite Wärme mit geringer Temperatur auf und gibt Wärme mit höherer Temperatur auf der Heizungsseite wieder ab. Ein Arbeitsmittel verdampft infolge der Aufnahme von Umweltwärme (Luft, Erdreich, Wasser). Das leicht erwärmte gasförmige Arbeitsmittel wird durch einen Kompressor komprimiert, wodurch es eine höhere Temperatur bekommt. Das in dieser Weise stark erwärmte Arbeitsmittel kann die Wärme an das Heizungswasser übertragen, kühlt sich dabei ab und wird erneut in den Kreislauf geschickt., kann es sich bei einer Erdreichtemperatur von 10 °C um etwa 3 Grad erwärmen. Das heißt, ein Teil der Erdwärme≡Erdwärme≡
Der Begriff Erdwärme wird oft mit dem Einsatz von Wärmepumpen für Heizzwecke verbunden, die Wärme mit Hilfe von im Erdreich verlegten Rohrleitungen dem Boden entziehen. Die Vorstellung damit die Erdwärme zu nutzen ist nicht ganz exakt, da es sich bei dem Wärmepotenzial überwiegend um Umweltwärme, d.h. einen durch Sonneneinstrahlung und Niederschläge erwärmten Boden handelt. Dazu nutzt man Erdreichkollektoren oder mehrere Erdspieße. Zur Nutzung der Wärme im Inneren der Erde muss man mit Erdsonden näher an den heißen Erdkern heran. Erst ab einer Tiefe von 30 Metern und mehr lässt sich tatsächlich Erdwärme nutzen. Ab 500 Meter kann in einigen Gegenden eine direkte Nutzung von Erdwärme (heißes Wasser) erfolgen. wird auf das Wasser übertragen und kann in der Wärmepumpe "verarbeitet" werden (siehe »› Wie funktioniert die Wärmepumpe?). - Andere Hersteller nutzen das Verfahren der Direktverdampfung. Ein schon bei sehr niedrigen Temperaturen siedendes »› Kältemittel zirkuliert - zunächst flüssig - in den im Erdreich verlegten Rohren. Durch die Erdwärme wird es zur Verdampfung gebracht und gasförmig zur Wärmepumpe transportiert. Ein Vorteil der Direktverdampfung ist die günstigere Wärmeübertragung ohne Zwischenstufen und ohne Soleumwälzpumpe, womit eine höhere Leistungszahl erreicht wird. Nachteilig wirkt sich der höhere Kältemittelbedarf aus. Außerdem können keine Kunststoffrohre eingesetzt werden.
Je nach Bodenbeschaffenheit, Grundwasserspiegel, Platzverhältnissen u. a. werden für den Wärmeüberträger, auch Absorber genannt, verschiedene Bauarten eingesetzt. Die gebräuchlichsten sind:
Erdregister, auch Erdkollektoren genannt | |
 | Die vom Wärmeträger durchströmten Kunststoff- oder Kupferabsorberrohre bei Direktverdampfung werden horizontal in Tiefen zwischen 1,50 m und 2 m in die Erde verlegt. |
| Bei Systemen mit Direktverdampfung des Kältemittels genügt eine Verlegetiefe von 1,20 m. Mit diesen Erdkollektoren wird dem Erdreich Wärme entzogen, deren Höhe stark von der Solarstrahlung, der Lufttemperatur, der Bodenbeschaffenheit und der Temperatur des herangeführten Grundwassers abhängt. Die Erdwärme selbst spielt so gut wie keine Rolle (»› Wie dimensioniert man einen Erdkollektor überschlägig?). | |
Erdwärmesonde | |
 | Je nach Wärmebedarf und Bodenbeschaffenheit werden in einer oder mehreren Bohrungen von 30 bis 100 m Tiefe (Durchmesser 10 bis 14 cm) Kunststoffrohre eingebracht. |
| Der Abstand zueinander sollte mehr als 6 m betragen. Die Bohrlöcher werden anschließend mit einer wärmeleitenden Masse (z.B. Betonit) verfüllt, um eine gute Wärmeübertragung zwischen Erdreich und dem Kunststoffrohr sicher zu stellen. Erdwärmesonden entziehen dem Boden Wärme weitgehend unabhängig von der Solareinstrahlung bzw. der Lufttemperatur, nutzen also die Erdwärme (»› Wie dimensioniert man eine Erdsonde überschlägig?). | |
Energiepfähle
- je nach Wärmebedarf≡Wärmebedarf≡
Der Wärmebedarf ist jene Nettowärmemenge in kWh, die zur Beheizung eines Raumes bzw. eines Gebäudes oder/und zur Warmwasserbereitung benötigt wird. Der Wärmebedarf ergibt sich aus dem Produkt der Heizlast und der Zeitdauer der Beheizung. Der Wärmebedarf für die Raumheizung setzt sich aus dem Transmissionswärmebedarf und dem Lüftungswärmebedarf zusammen. und Bodenbeschaffenheit wird eine größere Zahl von Pfählen, die auch als Fundamentpfähle wirksam werden können, bis zu einer Tiefe von etwa 30 m in die Erde eingebracht. Die teilweise vorgefertigten Pfähle beinhalten die von einem Wärmeträger durchströmten Kunststoffrohre. Auch bei Energiepfählen besteht eine weitgehende Unabhängigkeit von der Solarstrahlung≡Solarstrahlung≡
Die Solarstrahlung ist die von der Sonne in den Weltraum ausgehende Energie. Sie entsteht infolge der Kernfusion im Sonneninneren. Die auf die Erde auftreffende durchschnittliche Solarstrahlungsleistung beträgt 1.000 W/m². Die in Mitteleuropa auftreffende und damit theoretisch nutzbare Energiemenge macht etwa 1000 kWh/m² im Jahr aus. Man unterscheidet direkte Strahlung und diffuse Strahlung. und der Lufttemperatur.
Fundamentabsorber
- In eine Stahlbetonplatte unter dem Gebäude≡Gebäude≡
Gebäude im Sinne der Energieeinsparverordnung sind bauliche Objekte mit mindestens einem eigenen Aufgang und einer Begrenzung des Volumens durch die wärmübertragende Umfassungsfläche. sind soleführende Rohre einbetoniert; zusätzliche Wärme kann durch eingebrachte Luftkanäle, die die Abluft≡Abluft≡
Die Abluft ist die aus einem Raum oder einer Wohnung abströmende bzw. über ein Abluftventil abgesaugte Luftmenge (verbrauchte Luft). Im Gegensatz zur Zuluft hat die Abluft im Winter eine erhöhte Temperatur, weshalb es energetisch interessant ist, die Wärmemenge von der Luft zu trennen und der kalten Zuluft oder einer Luft-Wasser-Wärmepumpe zur weiteren Nutzung zuführen. Auch die Luft, die mit einer Küchenabzugshaube abgesaugt wird stellt Abluft dar. Diese ist jedoch mit zahlreichen Fettpartikeln behaftet. aus Küche und Bad transportieren, zugeführt werden.
