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Erdreichkollektor
Auslegung
Erdreichkollektor
Unter der Wärmequelle Erdreich versteht man in Mitteleuropa die
oberste Erdschicht bis zu einer Tiefe von ca. 2 m.
Die Gewinnung der Wärme erfolgt über einen Wärmeübertrager,
der unter einer unbebauten Fläche in der Nähe des zu beheizen-
den Gebäudes horizontal verlegt wird.
Die für den Wärmeentzug maßgebliche Erdreichwärme ist ge-
speicherte Sonnenenergie, die durch direkte Einstrahlung, durch
Wärmeübertragung aus der Luft und durch Niederschläge in das
Erdreich übergeht. Dies ist auch die Energiequelle für die rasche
Regeneration des unterkühlten Erdreiches nach einer Heizperiode.
Die aus tieferen Schichten nach oben strömende Wärme beträgt
nur 0,05 bis 0,12 W/m² und kann als Wärmequelle für die oberen
Schichten vernachlässigt werden.
Die nutzbare Wärmemenge und damit die Größe der notwendi-
gen Fläche hängt stark von den thermophysikalischen Eigenschaf-
ten des Erdreiches und von der Einstrahlungsenergie, das heißt,
den klimatischen Verhältnissen ab.
Die thermischen Eigenschaften, wie volumetrische Wärmekapa-
zität und Wärmeleitfähigkeit, sind sehr stark abhängig von der
Zusammensetzung und der Beschaffenheit des Erdreiches. Als
Größe sind hier vor allem der Wasseranteil, die Anteile an mine-
ralischen Bestandteilen wie Quarz oder Feldspat sowie Anteil und
Größe der luftgefüllten Poren maßgebend.
Vereinfacht ausgedrückt kann man sagen, dass die Speicherei-
genschaften und die Wärmeleitfähigkeit je größer sind, desto
mehr der Boden mit Wasser angereichert ist, je höher der Anteil
der mineralischen Bestandteile und je geringer die Porenanteile
sind.
Die Entzugsleistung ist abhängig von der Bodenqualität, dem Ver-
legeabstand und der Verlegetiefe.
Erfahrungswerte für Deutschland
Erdreichkollektor
Entzugsleistung
Verlegeabstand
Verlegetiefe
214
| Planungshandbuch Wärmepumpen
W/m
2
10 – 40
m
0,6 - 1,0
m
1,2 - 1,5
Um das Erdreich als Wärmequelle zu nutzen, werden Kunst-
stoff-Rohrschlangen (Erdreichkollektoren) in den Erdboden ver-
legt, in denen das Wärmeträger-Medium zirkuliert. Das Gemisch
überträgt die dem Erdreich entzogene Wärme an die Wärmepum-
pe. Das verwendete Wärmeträger-Medium muss ausreichend
Schutz gegen Einfrieren bieten. Außerdem darf bei einer even-
tuellen Undichtigkeit keine Gefahr für das Grundwasser entste-
hen. Diese Eigenschaft besitzt unser Frostschutzmittel auf Basis
von Ethylenglykol. Es wurde speziell für den Wärmetransport und
den Frost- und Korrosionsschutz bei Wärmepumpen-Anlagen
entwickelt.
Entzugsleistung (VDI 4640)
Boden
trockener, nicht bindiger Boden
feuchter bindiger Boden
sehr feuchter und bindiger Boden
wassergesättigter Boden
Grundwasser führendes Erdreich
Erdreichfläche
Je nach Heizlast des Gebäudes und Beschaffenheit des Erdrei-
ches ergibt sich eine entsprechende Erdreichfläche. Die benötigte
Erdreichfläche wird nach der Kälteleistung Q
ermittelt.
Die Kälteleistung der Wärmepumpe ist die Differenz zwischen
Heizleistung Q
und Leistungsaufnahme P
WP
qE [W/m
2
]
10 – 15
15 – 20
20 – 25
25 – 30
30 – 40
der Wärmepumpe
K
.
WP
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