Masterarbeiten Hellwig

Effizienz von Erdwärmesonden
Vergleich des Einsatzes in einem Neubau und einem Altbau

 M. Eng. Dipl.-Ing. René Hellwig

Geothermieanlagen werden in Deutschland immer häufiger zur Deckung des Wärmebedarfs in Wohngebäuden eingesetzt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einsatz von Erdwärmesonden (EWS) für einen Alt- und einen Neubau verglichen.

Die Tabelle in Bild 1 zeigt die Daten der beiden Gebäude und der Anlagentechnik. Die Länge der Erdwärmessonden wurde für den Altbau bewusst etwas überdimensioniert, während die Auslegung der Anlage für den Neubau den gängigen Dimensionierungsvorgaben entspricht. Der Betrieb der Anlagen wurde im Rahmen dieser Arbeit messtechnisch dokumentiert.                            

Bild 1: Betrachtung der Gebäude

Dazu wurde der Kreislauf in den Erdwärmesonden, d.h. der Primärvor- und Rücklauf, in beiden Gebäuden mit Temperaturfühlern ausgestattet. Die Messdaten wurden kontinuierlich erfasst und mit einem Datenlogger aufgezeichnet.

Das Diagramm in Bild 2 zeigt die Minimalwerte im Primärkreislauf beider Erdwärmeanlagen über einem Zeitraum von 15 Wochen von Dez. 2009 bis Febr. 2010. Die Außen-temperatur wurde ebenfalls aufgezeichnet. Im Messzeitraum herrschte über mehrere Wochen Frost. Die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf des Neubaus betrug an wärmeren Tagen etwa 3°C und ging an kühleren Tagen auf 2 - 2,5°C zurück. Im Altbau hingegen war die Temperaturdifferenz über den gesamten Messzeitraum nahezu konstant. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass die Vorlauftemperaturen des Neubaus über mehrere Wochen im Minusbereich lagen.

Bild 2: Min-Werte der EWS

In Bild 3 ist der Temperaturverlauf im Vor- und Rücklauf der beiden Wärmepumpen über einen Tag bei einer Außen-temperatur von -16°C dargestellt. Wobei die dünneren Linien den primären Kreislauf des Altbaus und die dickeren den des Neubaus darstellen. Die Einschaltzeitpunkte der Wärme-pumpen sind am plötzlichen Abfall der Vorlauftemperatur gut zu erkennen.

Bild 3: Verlauf bei -16° in 24 h

Die Tabelle in Bild 4 zeigt die Laufzeit der Wärmepumpen an ausgewählten Tagen. Hierbei ist zu erkennen, dass die Wärmepumpe des Neubaus an Tagen mit Außentemperaturen T >= 0° eine geringere Laufzeit aufweist. Auffällig ist jedoch, dass bei einer Außentemperatur von -16°C die Wärmepumpe des Neubaus deutlich länger in Betrieb istals die des Altbaus.                                      

Bild 4: Vergleich der Betriebszeit/Tag für beide Wärmepumpen

Die Messergebnisse zeigen im Vergleich der Verhältnisse beim Alt- und Neubau, dass sich der Betrieb der Erdwärmesonden in einem Altbau durchaus bewährt hat. Ferner werfen die Ergebnisse für die Dimensionierung der Anlage im Neubau die Frage auf, ob eine großzügigere Dimensionierung ratsam wäre.