Was ist ein Erdwärmekollektor und wie funktioniert er?
Geothermie muss nicht zwangsweise über Bohrungen in tiefe Boden- oder Grundwasserschichten realisiert sein, in die im Anschluss Sonden eingebracht werden. Mithilfe von Erdwärmekollektoren – auch Erdwärmekörbe genannt – ist es möglich, thermische Energie aus dem Untergrund auch vergleichsweise oberflächennah „anzuzapfen“, damit sie im Anschluss von Wärmepumpen aufbereitet und nutzbar gemacht werden kann. Die Kollektoren bestehen dabei hauptsächlich aus einem Netz aus Kunststoffleitungen, welches auf einer großen Fläche in den Boden eingebracht wird. Wie auch bei anderen Klimamaschinen zirkuliert in den Rohren ein Wärmeträgermedium (meist ein Wasser-Glykol-Gemisch), welches die Erdwärme aufnimmt und schließlich verdampft. Der Dampf wird anschließend über den Kompressor der Wärmepumpe verdichtet, damit sich seine Temperatur auf ein nutzbares Niveau erhöht. Die thermische Energie wird schließlich an einen Wärmeabnehmer (Heizung, Warmwasserspeicher, etc.) abgegeben, das Kältemittel erkaltet und kondensiert. Ein Entspannungsventil normalisiert anschließend den Druck, dann beginnt der Kreislauf von vorn.
Damit das System nicht durch Umwelteinflüsse beschädigt wird, müssen Erdwärmekollektoren unterhalb der Frostgrenze des Bodens verlegt werden, in der Regel etwa 20 Zentimeter darunter in einer Gesamttiefe von rund einem bis anderthalb Meter. Angeordnet werden die Rohre ähnlich wie Fußbodenheizungen entweder spiral- oder mäanderförmig. Erstere Variante benötigt weniger Platz, jedoch müssen die Leitungen meist tiefer in den Boden eingebracht werden, um effizient zu arbeiten. Mäander sind leichter zu verlegen, müssen jedoch einen höheren Abstand zwischen den einzelnen Rohren aufweisen, was den Flächenbedarf erhöht.
Die Vor- und Nachteile von Erdwärmekollektoren
Die Nutzung von Erdwärmekollektoren unterscheidet sich logischerweise stark von der Tiefengeothermie. Hieraus ergeben sich verschiedene Vorteile, allerdings auch einige Komplikationen. Zu den Vorzügen von Erdwärmekörben zählt zunächst einmal, dass sie deutlich günstiger und unkompliziert in der Verlegung sind. Ebenso sind keine Genehmigungen von der Berg- oder der unteren Wasserbehörde erforderlich, lediglich ein Bodengutachten muss durchgeführt und die Installation beim Landratsamt gemeldet werden. Erdwärmekollektoren sind darüber hinaus auch auf unebenem Gelände einsetzbar. Nicht zuletzt sind sie durch die oberflächennahe Verlegung einfach zu warten, obwohl Wärmepumpensysteme generell sehr wartungsarm sind.
Allerdings sind Erdwärmekörbe den Sonden nicht in allen Bereichen überlegen. Während sie eine annähernd hohe Effizienz wie Erdwärmesonden erreichen, benötigen sie dafür ungleich mehr Fläche. Diese ist dann auch nicht mehr für Bauprojekte oder die Begrünung mit tiefwurzelnden Pflanzen verfügbar, da Baulasten oder Wurzelwerk das Leitungssystem beschädigen können. Ebenso erfordert die Verlegung zwar keine tiefe Bohrung, dafür aber großflächige und umfangreiche Erd- und Aushubarbeiten. Durch die oberflächennahe Installation wird das System auch stärker von der Außentemperatur beeinflusst, was in kalten Wintern die Leistung schmälern kann. Während in Tiefen ab etwa sechs Metern bereits recht stabile Temperaturbedingungen herrschen, werden Erdwärmekollektoren oft nicht so tief verlegt. Außerdem ist nicht jeder Boden für Erdwärmekollektoren gleichermaßen gut geeignet – feucht-gesättigte, bindige Böden sind ideal, trockene, zu sandige oder aber felsige Böden hingegen schlecht für den Betrieb.
Die Kanalisation als Erdwärmekollektor: UHRIG bietet die passende Technologie
Gerade in den letzten Jahren geriet ein besonderer Erdwärmekollektor immer stärker in den Fokus der Wärmewende und damit der Energiewende: die Kanalisation. Technisch betrachtet ist auch sie nichts anderes als ein im Erdreich verlegtes Leitungssystem, in dem ein Wärmeträgermedium fließt. So kann sich auch Abwasser über die Bodentemperatur aufheizen, wenn es nicht vorher schon erwärmt wurde. Doch auch in diesem Fall stellt es eine hervorragende und ganzjährig warme Energiequelle für Wärmetauscher und -pumpen dar. Und nicht nur das: Im Winter bietet die Bodenschicht über den Abwasserkanälen auch einen zusätzlichen Schutz vor dessen Auskühlung, so dass ein vergleichsweise hohes Temperaturniveau erhalten bleibt. Nicht zuletzt bedingt die Kanalisation als Erdwärmekollektor sowie Wärmenetz noch einen weiteren Vorteil, der sich aus der bereits bestehenden Infrastruktur ergibt. Zusätzliche Erd- und Verlegearbeiten sind nicht erforderlich, denn Abwasserwärmetauscher lassen sich einfach in schon vorhandenen Sammlern installieren.
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