Geothermische Wärmeversorgung eines Einfamilienhauses
Bei dem Beispielhaus handelt es sich um ein Einfamilienhaus aus den 50er Jahren, das anlässlich eines Besitzerwechsels komplett saniert und erweitert wurde. Dabei wurden die Außenwände mit 10cm Styropor mit Dämmputz versehen, das Dach neu gedämmt, neue Fenster eingebaut und das Haus auf 190m² Wohnfläche erweitert. Die Heizung wurde auf Fußbodenheizung umgestellt, die Erwärmung des Heizwassers übernimmt jetzt eine elektrische Sole-Wasser-Wärmepumpe. Auf die Sanierung des Kamins konnte deshalb verzichtet werden.
Für die geothermische Versorgung der Wärmepumpe wurden von einer Spezialfirma auf dem Grundstück 2 Bohrungen von 12cm Durchmesser bis in etwa 70m Tiefe gebohrt. Dabei werden wie bei einem kleinen Ölbohrturm immer 3m Gestängestücke aneinander gesetzt. Solche Bohrungen werden nicht verrohrt. Während der Bohrung wird das Bohrklein durch das Spülwasser nach oben transportiert und ständig untersucht, um Aufschluss über die durchbohrten Schichten zu erhalten.
In beide Bohrungen wurden jeweils 2 Kunststoffrohre eingeführt, die in der Tiefe verbunden sind. Das eine Rohr transportiert die Sole (Wasser mit Frostschutzmittel) in die Tiefe, das andere führt sie wieder nach oben. Die Bohrungen wurden nach Einführen der Rohre mit Beton zugegossen, so dass sie die Temperatur des umgebenden Bodens gut übernehmen.
In dieser Tiefe herrscht unabhängig von der Jahreszeit eine Temperatur von 10 -11 Grad. Die Wärmepumpe entnimmt der Sole Wärme und kühlt sie dabei auf bis zu 0 Grad ab. Die abgekühlte Sole wird zur Aufheizung wieder in das Bohrloch geleitet. Bei permanenten Betrieb kühlt sich in der Tiefe das umgebende Erdreich ab, so dass die nach oben gelangende Sole nicht mehr so warm ist. Das Außmass dieser Abkühlung hängt von der Wärmenachlieferung zu den Bohrungen in der Tiefe ab. Am besten eignen sich wasserhaltige sandige Schichten. In dem hier vorliegenden Fall war man in 40m Tiefe auf Fels gestoßen, was zwar die Bohrungen nicht behinderte, aber später zu etwas ungünstigeren Bedingungen führte. Die Wärmepumpe benötigt dann mehr elektrische Energie, um die gleiche Menge Heizungswärme bereit zu stellen.
Hier wird eine Wärmepumpe mit einer Wärmeleistung von 9,1KW verwendet. Sie dient sowohl zur Versorgung der Fußbodenheizung als auch für die Warmwassererzeugung für 4 Personen. Für das Warmwasser ist ein 300l Speicher vorhanden, ein 200l Pufferspeicher für die Heizung verhindert zu häufiges Anspringen der Wärmepumpe.
Die Pumpe erzeugte im vergangenen Jahr (2008) aus 6700 KWh elektrischer Energie 20.000 KWh Heizenergie, arbeitete also wegen der ungünstigeren Bedingungen mit einer Leistungszahl von (nur) etwa 3. Nach Unterlagen der Installationsfirma wird im Mittel eine Leistungzahl von etwa 3,8 erreicht.
Die Kosten für die Heizanlage betrugen inklusive Bohrungen, Lieferung und Anschluss der Speicher und der Wärmepumpe sowie der Verlegung der Fußbodenheizung 31000€. Die Wartung beschränkt sich auf eine Kontrolle der Anlage. Die Kosten für die elektrische Energie der Heizung betrugen 2008 etwa 1000€ (teilweise Nachtstrom).
Es ist anzumerken, dass bei einer Leitzahl von 3 ( und einem mittleren Wirkungsgard der Stromerzeugung von 35%), der Primärenergiebedarf einer solchen Anlage nur geringfügig geringer ist, als der eines sparsamen konventionellen Gas- oder Ölkessels. Allerdings würde sich bei einer zukünftig größeren regenerativen Stromerzeugung diese Zahlen automatisch günstiger darstellen.
© WW, www.Aachen-hat-Energie.de
Beispiel einer Firma, die solcher Bohrungen durchführt: