Der Erdwärmekollektor
Die von erdgekoppelten Wärmepumpen produzierte Heizenergie wird zu rund 75% emissionsfrei aus dem Erdreich gewonnen. Als Wärmetauscher zur Nutzung der Geothermie können z.B. Erdwärmekollektoren eingesetzt werden. Diese werden als mäanderförmig verlegte Rohrregister oder Kapillarrohrmatten horizontal in einer Tiefe von ca. 0,2m unterhalb der örtlichen Frostgrenze verlegt. Als Rohrwerkstoff wird meist HDPE-Kunststoffrohr verwendet. Der Wärmetauscher wird von einem Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch (Sole) durchströmt, mit dem die Erdwärme dem Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe zugeführt wird. Die Fläche darf weder überbaut noch mit stark verschattenden Büschen oder Bäumen bepflanzt werden. Es eignen sich Grundstücke die in etwa das 2 bis 3-fache der Wohnfläche groß sind für diese Art der Erdwärmenutzung.
In Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit ist mit einer Wärmeentzugsleistung von 10 W/m2 Bodenfläche bei trockenen sandigen Böden und bis zu 40 W/m2 Bodenfläche bei wassergesättigten Böden zu rechnen.
Im Vergleich zu Erdwärmesonden fallen die Baukosten für Erdwärmekollektoren im Neubau deutlich geringer aus.
Die Erdwärmesonde
Für den Einbau einer Erdwärmesonde wird durch ein Spezial-Tiefbohrunternehmen eine vertikale, säulenförmige Bohrung hergestellt. Je nach den örtlichen geologischen Gegebenheiten und der benötigten Wärmeleistung liegt die erforderliche Bohrtiefe zwischen 30 und 100 Meter. In diese Tiefbohrung wird die Erdwärmesonde eingebracht, die auch als Erdwärmekorb oder „Ökopfahl-Kollektor“ bezeichnet wird. Die Sonde ist als Wärmetauscher mit einer Rohrspirale oder mit einem bis zwei U-Rohren ausgeführt; als Rohrwerkstoff wird meist HDPE-Kunststoffrohr verwendet. Der Wärmetauscher wird von einem Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch (Sole) durchströmt, mit dem die Erdwärme dem Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe zugeführt wird.
Erdwärmesonden stellen eine Lösung für die Nutzung von Geothermie auf kleineren Grundstücken dar, die für die kostengünstigeren Erdwärmekollektoren keine ausreichend große Fläche bieten. Die Erdwärme der oberflächennahen Bodenschichten ist bis ca. 100m Tiefe sowohl gespeicherte Sonnenenergie als auch Energie aus dem Erdinneren. Ab ca. 15m Tiefe ist das Temperaturniveau weitgehend konstant. Die Wärmeentzugsleistung solcher Erdwärmesonden liegt bei 50 bis 70 W/m Sondenlänge.
