Obwohl es einige Zeit gedauert hat, bis Wärmepumpen von Hausbesitzern verstanden wurden, ändern sich die Zeiten und in Großbritannien sind Wärmepumpen mittlerweile eine bewährte Technologie auf einem ständig wachsenden Markt. Wärmepumpen nutzen die natürliche Wärmeenergie der Sonne. Diese Energie wird von der Erdoberfläche absorbiert, die als riesiger Wärmespeicher fungiert. Die Erdschleifenanordnung oder der Erdkollektor, bei dem es sich um das erdverlegte Rohr handelt, absorbiert diese Niedertemperaturwärme aus dem umgebenden Erdreich und transportiert diese Wärme zur Wärmepumpe. Der Erdkreislauf oder Wärmekollektoren, die ein Glykol-Frostschutz-Gemisch führen, können auf unterschiedliche Weise installiert werden. Erdwärmepumpen können verschiedene Wärmekollektoren nutzen, beispielsweise horizontal im Boden oder vertikal in einem Bohrloch verlegte Rohre. Wärme kann aus Flüssen, Bächen, Teichen, dem Meer oder Brunnen gewonnen werden – theoretisch kann eine Wärmepumpe überall dort eingesetzt werden, wo ein Wärmeträger oder eine Wärmequelle vorhanden ist.
Verfügbare Arten von Erdschleifen-Arrays/-Kollektoren
Horizontale Sammler
Polyethylenrohre werden in Gräben oder auf einer großen Aushubfläche vergraben. Erdkollektorrohre können zwischen 20 mm, 32 mm oder 40 mm variieren, aber im Prinzip ist die Idee dieselbe. Die Tiefe des Rohrs muss lediglich 1200 mm oder 4 Fuß betragen, und gelegentlich kann Sand erforderlich sein, um als Polster um das Rohr herum zu wirken. Einzelne Hersteller empfehlen spezielle Methoden der Schleifeninstallation, aber im Allgemeinen gibt es drei Hauptsysteme, bei denen es sich um gerade Verläufe von Sammelrohren handelt, bei denen Gräben ausgehoben werden und das Rohr in einem bestimmten Bereich auf und ab verlegt wird, bis das gesamte erforderliche Rohr vergraben ist, wodurch ein Matteneffekt entsteht Es wird eine große Fläche ausgehoben und eine Reihe von Schleifen vergraben, wodurch ein Unterflurrohreffekt im Boden oder Slinkies entsteht, bei denen es sich um vorgefertigte Rohrspulen handelt, die in Gräben unterschiedlicher Länge ausgerollt werden. Diese können vertikal oder horizontal eingebaut werden und ähneln im eingebauten Zustand einer auseinandergezogenen Feder. Obwohl der Erdschleifenkollektor einfach klingt, sind die Größe und das Design des Layouts entscheidend. Es muss eine ausreichende Erdschleife installiert werden, um mit den Wärmeverlusten des Grundstücks Schritt zu halten, wobei das Design und die Größe der zu installierenden Wärmepumpe berücksichtigt werden müssen, und über die erforderliche Grundstücksfläche verteilt sein, damit der Boden möglicherweise nicht „einfriert“, während die Mindestdurchflussraten aufrechterhalten werden in der Entwurfsphase berechnet.
Vertikale Sammler
Wenn für die horizontale Methode nicht genügend Fläche zur Verfügung steht, besteht eine Alternative darin, vertikal zu bohren.
Bohren ist nicht nur eine nützliche Methode, wenn man versucht, Wärme aus der Erde zu gewinnen, sondern Bohrlöcher sind auch nützlich, wenn man in den Sommermonaten eine Wärmepumpe im Umkehrschluss zur Kühlung nutzt.
Es gibt zwei Hauptbohroptionen: ein System mit geschlossenem Kreislauf oder ein System mit offenem Kreislauf.
Gebohrte Systeme mit geschlossenem Regelkreis
Abhängig von der Größe der erforderlichen Wärmepumpe und der Geologie des Geländes können Bohrlöcher unterschiedlich tief gebohrt werden. Sie haben einen Durchmesser von etwa 150 mm und werden typischerweise in einer Tiefe zwischen 50 m und 120 m gebohrt. Eine Wärmeschleife wird in das Bohrloch eingeführt und das Loch wird mit einem thermisch verbesserten Vergussmörtel verfüllt. Das Prinzip ist dasselbe wie bei horizontalen Erdkreisläufen, wobei eine Glykolmischung durch den Kreislauf gepumpt wird, um Wärme aus dem Erdreich zu sammeln.
Die Installation von Bohrlöchern ist jedoch teuer und erfordert manchmal mehr als eines. Geologische Berichte sind sowohl für den Bohrer als auch für die Bestimmung der Leitfähigkeit von entscheidender Bedeutung.
Gebohrte Open-Loop-Systeme
Bei gebohrten offenen Kreislaufsystemen werden Bohrlöcher gebohrt, um eine gute Wasserversorgung aus dem Boden zu erreichen. Wasser wird abgepumpt und direkt über den Wärmetauscher der Wärmepumpe geleitet. Sobald die „Wärme“ über den Wärmetauscher geleitet wurde, wird dieses Wasser durch ein anderes Bohrloch zurück in den Boden oder in einen örtlichen Wasserweg eingespritzt.
Systeme mit offenem Kreislauf sind äußerst effizient, da die Wassertemperatur normalerweise eine höhere und konstante Temperatur aufweist und somit der Einsatz eines Wärmetauschers entfällt. Sie erfordern jedoch eine detailliertere Gestaltung und Planung mit Genehmigung der örtlichen Behörden und der Umweltbehörde.
Teichschleifen
Wenn genügend Teich oder See vorhanden ist, können Teichmatten (Rohrmatten) untergetaucht werden, um dem Wasser Wärme zu entziehen. Hierbei handelt es sich um ein geschlossenes Kreislaufsystem, bei dem wiederum eine Glykolmischung um das Rohr gepumpt wird, aus dem die Teichmatten bestehen. Die saisonalen Schwankungen des Wasserstands müssen berücksichtigt werden und im Allgemeinen sind nicht viele Teiche geeignet, da die Wasserfläche/das Wasservolumen nicht ausreicht.
Teichschleifen können sehr effizient sein, wenn sie richtig gestaltet und dimensioniert sind. Fließendes Wasser ist effizienter, da ständig Wärme zugeführt wird und die Temperatur des Wassers bzw. der „Wärmequelle“ niemals unter etwa 5 °C sinken sollte. Teichkreislaufsysteme sind auch für die Kühlung in den Sommermonaten von Vorteil, wenn die Wärmepumpe umgedreht wird.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 15.06.2022