Erdkollektoren – Funktion und Vorteile kurz erklärt
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Erdkollektoren für Sole-Wasser-Wärmepumpen sind flache und oberflächennahe Erdwärmenutzungssysteme, die in einer Tiefe von etwa ein bis zwei Metern dem Erdreich Wärmeenergie entziehen. Sie eignen sich für Wohngebäude, bei denen eine Tiefenbohrung aus rechtlichen Gründen nicht möglich ist.
Erdkollektoren gewinnen oberflächennah Erdwärme
Für die Wärmegewinnung werden Erdkollektoren, ähnlich wie eine Fußbodenheizung, oberflächennah und unterhalb der Frostgrenze verlegt. Je nach Region variiert diese Grenze und beeinflusst maßgeblich die Bodentiefe. In der Praxis liegen die meisten Erdkollektoren horizontal 1,0 bis 1,5 Meter unterhalb der Erdoberfläche. Zu den gängigsten Arten gehören Flächenkollektoren, Grabenkollektoren, Spiralkollektoren sowie Erdwärmekörbe. Je nach Art der Kollektoren und Installation reicht die Ausgrabung bzw. Bohrung bis zu fünf Meter tief. Bei der Verlegung ist darauf zu achten, dass die Rohre einen bestimmten Abstand zueinander haben. Denn sonst entziehen die Kollektoren dem Erdreich punktuell zu viel Wärme, sodass der beanspruchte Bereich vereisen könnte.
Die Funktionsweise der Erdkollektoren
Die Erdkollektoren bestehen meist aus Kunststoffrohren mit einem Durchmesser von zwei bis vier Zentimetern. Der Durchmesser der Rohre hängt sowohl von der Bodenbeschaffenheit als auch von der Verlegungstiefe ab und sollte möglichst exakt zum Heizbedarf passen. Eine falsche Auslegung hätte eine negative Auswirkung auf die Wirtschaftlichkeit und sollte unbedingt vermieden werden. Unabhängig von der Art zirkuliert innerhalb der Kollektoren eine Sole, die die Wärmeenergie aus dem Erdreich aufnimmt und sie an die Erdwärmepumpe weiterleitet.
Innerhalb der Erdwärmepumpe wird die gewonnene Wärme auf ein Kältemittel übertragen, das infolgedessen verdampft. Um den dabei entstehenden Kältemitteldampf auf die gewünschte Temperatur anzuheben und ihn für Heizungsunterstützung oder Warmwasserbereitung zu nutzen, wird er mithilfe eines Verdichters komprimiert. Wie dieser Vorgang im Detail aussieht, erklärt der Artikel Funktionsweise der Sole-Wasser-Wärmepumpe.
Die passenden Erdkollektoren finden
Im Vergleich zu Erdsonden ist die Verlegung von Erdkollektoren nicht genehmigungspflichtig, sondern lediglich anzeigepflichtig bei der Gemeinde. Um die passenden Kollektoren zu finden, sollten dennoch mehrere Faktoren im Vorfeld berücksichtigt werden. Dazu gehören unter anderem die Verlegungstechnik und die Bodenbeschaffenheit.
Erdkollektoren werden in der Praxis häufig horizontal und ähnlich einer Fußbodenheizung verlegt. Diese Technik erfordert aber eine große Fläche. Wie viel Platz vorhanden sein muss, hängt stark vom Heizbedarf ab. Als Faustregel gilt aber, dass die Kollektorenfläche etwa eineinhalb bis zweimal so hoch sein sollte wie die zu beheizende Fläche. Bei beengten Platzverhältnissen ist eine vertikale Verlegung, z.B. als Grabenkollektor oder als Erdwärmekorb möglich. Hierbei ist die maximale Tiefe zu beachten, da dies bei geringen Grundwasserflurabständen zu einem Eingriff ins Grundwasser führen kann.
Bei der Wahl der passenden Erdkollektoren spielt auch die Bodenart eine entscheidende Rolle. Grundsätzlich wird zwischen feuchten und trockenen Böden unterschieden, wobei Letzterer deutlich mehr Wärmeenergie liefern kann. In allen Fällen ist darauf zu achten, dass die Kollektorfläche nicht bedeckt oder sogar zugebaut wird. Denn dadurch kann sich der Boden nicht mehr über Sonneneinstrahlungen und warmen Regen regenerieren. Die Folge: Er liefert weniger Wärme.
Vorteile von Erdkollektoren für Sole-Wasser-Wärmepumpe
Erdkollektoren gelten in erster Linie als eine gute Alternative zu Erdsonden, da für die Inbetriebnahme keine behördliche Genehmigung eingeholt werden muss. Darüber hinaus gibt es aber noch weitere Fakten, die für ihren Einsatz sprechen. Die wichtigsten sind: