Geowatt Engineering

Heizen und Kühlen mit Erdwärmesonden

Erdwärmesondensysteme sind der häufigste Geothermiespeichertyp.

Mit Erdwärmesonden wird auf die effizienteste Weise ein grosses Speichervolumen thermisch erschlossen.

Heizen und Kühlen mit Energiepfählen

Energiepfähle werden in der Regel dort realisiert, wo Erdwärmesonden nicht zulässig sind.

Je nach Untergrund müssen grössere Gebäude auf Pfählen fundiert werden. Diese Pfähle können mit Wärmetauschern ausgerüstet werden, um dem Boden Wärme und Kälte zu entziehen.

Heizen und Kühlen mit Erdregister

Thermische Bauteilaktivierung mit relativ wenig Leistung.

Dürfen keine Erdwärmesonden gebaut werden und sind keine Fundationspfähle nötig, so kann eine Bodenplatte direkt als Wärmetauscher ausgerüstet werden. Die Leistung einer solchen thermischen Bauteilaktivierung ist allerdings beschränkt.

Heizen und Kühlen mit Grundwasseranlagen

Oberflächennahe Grundwasserleiter eignen sich bei ausreichender Durchlässigkeit gut für eine Wärmenutzung mit Wärmepumpen.

In der Regel muss bei einer solchen Anlage das aus einem Entnahmebrunnen geförderte und abgekühlte Wasser in einer Versickerungsanlage in den Grundwasserleiter zurückgegeben werden. Dabei muss bei der Planung darauf geachtet werden, dass das versickerte, abgekühlte Wasser den Entnahmebrunnen möglichst wenig beeinflusst.

Heizen und Kühlen mit Vorplatzheizungen

Geothermiespeicher bieten die Möglichkeit kritische Stellen wie Hauszugänge, Vorplätze, steile Zufahrtswege usw. im Winter schneefrei zu halten.

Eine Möglichkeit bietet die Installation von Wärmeschlangen unter dem Belag, die mit einem Geothermiespeicher verbunden sind. So kann die Belagswärme des Sommers zwischengespeichert werden und damit die Fläche im Winter schnee- und eisfrei gehalten werden. Energie wird dabei nur für die Zirkulationspumpe benötigt.

Planung und Qualitätssicherung nach SIA 384/6

Erdwärmeanlagen müssen nicht nur eine bestimmte thermische Leistung sicherstellen, sondern auch die Energiemenge dem Boden nachhaltig entziehen können.

Gemäss SIA-Norm 384/6 muss eine Erdwärmesondenanlage für mindestens 50 Betriebsjahre geplant werden. Dies bedingt für alle Projektphasen eine langfristige Sichtweise. Eine umfassende Unterstützung dazu bietet die SIA-Norm 384/6, in der die Erfordernisse in allen Phasen eines Erdwärmesondenprojektes detailliert erklärt sind.

Thermischer Response Test (TRT)

Messung mittlere Wärmeleitfähigkeit / thermischer Bohrlochwiderstand

Um das thermische Verhalten von Erdwärmesonden unter Wärmeeintrag, resp. -entzug berechnen zu können, wird die mittlere Wärmeleitfähigkeit des Bodens entlang der Sondenlänge benötigt. Für eine erste Abschätzung kann ein Wert anhand einer angenommenen Lithologie verwendet werden. Nach SIA 384/6 muss ein solcher Schätzwert mit einem Sicherheitszuschlag versehen werden.

Bei grösseren Anlagen ist es aber sinnvoll, die Wärmeleitfähigkeit des Bodens mittels eines Thermal Response Tests (TRT) zu bestimmen. Dabei wird bei der ersten EWS eines Feldes während ca. 3 Tagen dauerhaft eine definierte Wärmeleistung eingebracht und die Temperatur des Sondenfluids kontinuierlich gemessen. Anhand der Entwicklung der Fluidtemperatur lässt sich dann die mittlere Wärmeleitfähigkeit des Bodens sowie der thermische Bohrlochwiderstand (Effekt der U-Rohrkonfiguration und Hinterfüllung) bestimmen.

Die Daten können projektbezogen auf GEOWATTCORE abgelegt werden.

Erweiterter Thermischer Response Test (eTRT)

Europäisches Patent EP 1959213 Messung Wärmeleitfähigkeitsprofil / Identifikation Grundwasserströme

An Standorten mit komplexen geologischen Verhältnissen, zum Beispiel bei sprunghafter Zunahme der Wärmeleitfähigkeit beim Übergang von Quartär zu Tertiär oder Kristallin, bieten wir ein patentiertes Verfahren zur Auswertung von Thermischen Response Tests (TRT) an. Das Ergebnis des sogenannten erweiterten Thermischen Response Tests (eTRT) ist ein tiefenabhängiges Profil der vertikalen Wärmeleitfähigkeit. Zudem lassen sich damit auch Grundwasserströmungen identifizieren. Bei diesem Verfahren müssen vor und nach dem TRT kontinuierliche Temperatur-Tiefenprofile gemessen werden. Das eTRT-Verfahren dient der optimierten Planung von komplexen Erdwärmesondenfeldern, da Anzahl und Tiefe der Erdwärmesonden an die lokalen Gegebenheiten angepasst werden können.

Die Daten können projektbezogen auf GEOWATTCORE abgelegt werden.

Bodentemperatur

Messung des Bodentemperaturprofils in Erdwärmesonden

Die Kenntnis der lokalen Bodentemperatur ist nebst der Wärmeleitfähigkeit des Untergrunds eine wichtige Grösse für eine richtige Dimensionierung einer Erdwärmesonden-Anlage. Üblicherweise wird die Messung ca. 1 Woche nach der Hinterfüllung in der ersten Erdwärmesonde eines Feldes vorgenommen. Voraussetzung ist, dass die betreffende Erdwärmesonde noch frei zugänglich ist.

Die Daten können projektbezogen auf GEOWATTCORE abgelegt werden.