Geothermie
Machbarkeit und Dimensionierung von Wärmequellen – über 25 Jahre und bei Bedarf über die Nutzungsdauer gerechnet, nicht über eine Heizperiode. Ob ein Gebäude seine Wärme aus Erdwärmesonden, einem Kollektor unter der Bodenplatte, Energiepfählen, dem Grundwasser oder dem Meer beziehen kann, entscheiden Baugrund, Lastgang und Genehmigungslage am Standort. Wir rechnen die Varianten durch und belegen, welche trägt.
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BEI BEDARF NUTZUNGSDAUER
KRITERIUM SIA 384/6 · 50 JAHRE
GRUNDWASSER · SEEWASSER
AUS WÄRMEMENGENZÄHLERN, WO VORHANDEN
Quelle finden
Am Anfang steht keine Anlage, sondern eine Frage: Was gibt der Standort her, und was braucht das Gebäude? Beides wird aus Daten abgeleitet: Lastgänge aus Wärmemengenzählern oder der Gebäudesimulation, Untergrundkennwerte aus dem Baugrundgutachten und – vor der Dimensionierung – aus dem Thermal-Response-Test.
Machbarkeitsstudie Wärmequelle
Standortmodell aus dem Baugrundgutachten mit Wärmeleitfähigkeit je Schicht, Grundwasserstand und Tabuzonen für Frost und Setzung; Lastanalyse aus Zählerzeitreihen oder Gebäudesimulation – Jahresdauerlinie, monatliche Wärmemenge, Tagesprofil; Vergleich der Quellenvarianten in Bewertungsmatrix und Kostenprognose über 25 Jahre.
VDI 4640 Blatt 1 · Lastgang 15 min · Bewertungsmatrix · Investitions- und BetriebskostenOptimierung und Vergleich der Quellen
Sonden, Zweilagen-Kollektor, Energiepfähle, Grundwasser- und Seewasser-Wärmepumpe werden mit demselben Lastprofil am selben Standortmodell gerechnet. Erst dann zeigt sich, welche Quelle robust ist – und ob ein Verbund aus zwei Quellen günstiger ist als eine allein.
Variantenstudie · Jahresarbeitszahl · Vollkosten 25 Jahre · RobustheitsprüfungDimensionieren und nachweisen
Eine Wärmequelle muss das Temperaturkriterium auch im letzten Winter einhalten, nicht nur im ersten. Deshalb wird jede Variante über 25 Jahre und bei Bedarf über die Nutzungsdauer simuliert, mit Rückspeisung im Sommer und dem Kriterium der Auslegung.
Erdwärmesondenfeld
Sondenzahl, Tiefe und Abstand aus der Feldsimulation (Superposition der Linienquellen) über 25 Jahre, bei Bedarf über die Nutzungsdauer; Bilanzgrad und Betriebsführungsregel für die Rückspeisung; Nachweis der minimalen mittleren Fluidtemperatur für Grund- und Spitzenlast; Bohrpunktplan mit Abständen zu Gebäuden, Grenzen und benachbarten Sondenfeldern.
VDI 4640 Blatt 2 · SIA 384/6 · Superposition der Sonden · Bilanzgrad · Thermal-Response-Test (VDI 4640 Blatt 5)Flächenkollektor unter der Bodenplatte
Zwei Rohrlagen flächig unter Tiefgarage oder Bodenplatte: Frostnachweis mit Lage der 0-°C-Isotherme, Sandpuffer über frostempfindlichen und setzungsrelevanten Schichten, Wärmebilanz gegen den Raum darüber, Rückspeisung im Sommer.
Zweidimensionale Temperaturfeld-Simulation · Frost- und Setzungsnachweis · VDI 4640 Blatt 2Energiepfähle
Wo ohnehin tief gegründet wird, tragen die Pfähle die Wärmequelle mit: Entzugsleistung je Pfahl aus Länge, Durchmesser und Baugrund, Abgleich mit der Tragwerksplanung und den Grenzen der Pfahltemperatur.
DIN EN 1997-1 · EA-Pfähle · VDI 4640 Blatt 2Seethermie und Grundwasser-Wärmepumpe
Wärme aus dem Meer, einem See oder dem Grundwasserleiter: Entnahme- und Rückgabekonzept, Monatsbilanz von Wärme, Quellentemperatur und Arbeitszahl, Wärmetauscher und Zwischenkreis, Trasse bis zur Technikzentrale – samt Sturmflut-, Küsten- und Naturschutzrandbedingungen.
§§ 8, 9 WHG · Monatsbilanz · Titan-Plattenwärmetauscher · HDD-QuerungGenehmigen und umsetzen
Jede Quelle hat ihren eigenen Genehmigungsweg. Wir bereiten die Unterlagen so vor, dass die Behörde die Nachweise findet, die sie sucht.
Antragstellung
Anzeige und Erlaubnis für Erdwärmesonden nach Wasserrecht, Anzeige nach § 127 BBergG bei Bohrungen tiefer als 100 m, Anzeige der Bohrungen nach Geologiedatengesetz, wasserrechtliche Erlaubnis für Entnahme und Wiedereinleitung bei See- und Grundwasserthermie, Abstimmung mit unterer Wasserbehörde und geologischem Landesamt.
§§ 8, 9, 49 WHG · § 127 BBergG · GeolDG · Leitfäden der LänderFörderprüfung und Ausschreibung
Prüfung der Förderfähigkeit nach der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) und – bei Wärmenetzen mit mehr als 16 Gebäuden oder mehr als 100 Wohneinheiten – nach der Bundesförderung für effiziente Wärmenetze (BEW), jeweils nach dem Stand der Richtlinien bei Antragstellung; Ausschreibung von Bohrarbeiten, Thermal-Response-Test und Pilotmaßnahme; auf Wunsch Monitoring im Betrieb, um die Simulation an der gebauten Anlage zu überprüfen.
BEW · BEG · VDI 4640 Blatt 5 · MonitoringSeethermie: Wärme aus dem Meer
BLATT 3 · SYSTEMSCHEMA UND TRASSENPROFIL · AUSZUGKonzept der Studie – offener Seewasserkreis mit Zwischenkreis: Das Seewasser soll in mindestens 3 bis 4 m Wassertiefe entnommen werden, im Titan-Plattenwärmetauscher um 2 bis 4 K abkühlen und getrennt von der Entnahme ins Meer zurückfließen. Die Leitung zur Technikzentrale ist als HDD-Querung unter Promenade und Strand vorgesehen, ohne offenen Graben durch den Strand.
25 Jahre statt einer Heizperiode
BLATT 4 · FELDSIMULATION ERDWÄRMESONDEN · AUSZUGVier Varianten mit 12 bis 40 Sonden und Monatslasten aus der Gebäudesimulation: Ohne vorrangige Rückspeisung (Bilanzgrad 50 %) kühlt das Feld mit 22 Sonden Jahr für Jahr aus und unterschreitet das Kriterium. Wird die Sommerwärme zuerst in die Sonden zurückgespeist (Bilanzgrad ≥ 95 %), bleibt dasselbe Feld über 25 Jahre über dem Kriterium – ohne zusätzliche Sonden. Die reinen Sondenfeld-Varianten derselben Studie mit 48 bis 80 Sonden verfehlen das Kriterium bei Bilanzgraden bis 50 % deutlich.
Machbarkeitsstudie Wärmequelle anfragen
Schicken Sie uns Lage und Aufgabenstellung, Heizlast oder Zählerdaten und, falls vorhanden, das Baugrundgutachten – wir schlagen Untersuchungsumfang und Ablauf vor.
Projektanfrage stellenGoerzallee 299 · 14167 Berlin
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