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Geothermie T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N


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Inhalt Einleitung •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 4 Geothermie – in Kürze •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 5 Heiße Sache – Energiequelle Planet Erde •••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 6 Grundlagen Allgemein ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 8 Wärmepumpenanlage •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 9 Geothermische Nutzungssysteme Systemübersicht ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 20 Betriebsarten ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 21 Horizontalkollektoren System/Einsatzbereich •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 24 Uponor Lieferprogramm Horizontalkollektoren •••••••••••••••••••••••••••••••• 32 Erdwärmekörbe System/Einsatzbereich •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 36 Uponor Lieferprogramm Erdwärmekörbe ••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 45 Energiepfähle System/Einsatzbereich •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 49 Uponor Lieferprogramm Energiepfähle •••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 64 Erdsonden System/Einsatzbereich •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 66 Uponor Lieferprogramm Anbindesysteme •••••••••••••••••••••••••••••••••••• 73 Uponor Qualitätsmaterialien PE-Xa ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 84 Quick & Easy •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 86 Projektplanung Projektablaufplanung ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 87 Detailplanung ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 89

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Einleitung Geothermie – Unabhängigkeit von der Energiesituation In Europa gibt es das ambitionierte Ziel den Energieverbrauch zu reduzieren, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen wie Öl und Gas zu reduzieren. Erneuerbare Energiequellen wie Sonnenenergie und Erdwärme bekommen mehr und mehr Bedeutung in Bezug auf den zukünftigen Energiebedarf von Gebäuden. Die EU Zielsetzung 20-20-20 sieht vor, den Energieverbrauch und Treibhausgasausstoß bis 2020 um 20 % zu verringern und den Einsatz von erneuerbaren Energien im Energiemix auf 20 % (2007: 8,5 %) zu steigern. Die Gesetzgebung hat deshalb verschiedene Initiativen in ganz Europa gestartet, um den Einsatz von erneuerbaren Energiequellen zu fördern.

Geothermie verfügt über eine Vielzahl an Vorteilen Erneuerbar: Erdwärme ist unendlich verfügbar, steht 24 h am Tag zum Heizen und Kühlen zur Verfügung und ist mit geringen Flächenverbrauch nutzbar. Umweltschonend: Jede geothermische Nutzungsform reduziert den Ausstoß von Treibhausgas. Sicher und beherrschbar: Geothermie ist technisch ausgereift und wird seit mehr als 50 Jahren für Heizen und Kühlen angewendet. Hohe Performance: eine Antwort auf alle Energiebedürfnisse wie Heizen, Kühlen, Warmwasser und Energiespeicher. Vielseitig: anwendbar in Kombination mit den verschiedenen Energiequellen. Ökonomisch nachhaltig: regional nutzbar, unabhängig von externen Lieferanten sowie von Wechselkursschwankungen. Sicherung der Wettbwerbsfähigkeit: Geothermie erhöht die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie und hat somit einen positiven Effekt auf die regionale Entwicklung und Beschäftigung.

Geothermie – vielfältige Nutzung Geothermie kann nicht nur als Wärmequelle für Flächenheizung und Warmwasserbereitung, sondern auch als Kältequelle für Flächenkühlung mit sehr geringen Betriebskosten genutzt werden. Geothermie ist anwendbar für allen Arten von Gebäuden, vom Einfamilienhaus bis zu großen Büro- oder Industriegebäuden. Ist ein Geothermiesystem in Betrieb, benötigt es praktisch keine Betriebskosten und hat eine lange Betriebszeit. Die Investitions-

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kosten für ein Geothermiesystem sind zwar etwas höher als bei konventionellen Kesseln und Kühlaggregaten, aber durch die geringen Betriebskosten sind die Amortisationszeiten kürzer. Geothermie als Energiequelle in Kombination mit Energienutzungssystemen ist die „all-in-one“ Lösung in Bezug auf die Kombination aus Heizen und Kühlen. Derartige Systeme sind effizienter und einfacher zu installieren als

zwei separate Systeme für Heizen und Kühlen. Des weiteren profitieren die Energienutzungssysteme von dem nutzbaren Temperaturbereich (ExergiePrinzip) im Form von Reduktion der Betriebstemperaturen beim Heizen und hohen Betriebstemperaturen beim Kühlen. Dadurch ist die Wärmepumpe in der Lage, mit einer höheren Effizienz (Jahresarbeitszahl) zu arbeiten, was den Stromverbrauch und somit die Betriebskosten entsprechend reduziert.

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Geothermie – in Kürze Anwendungsbereiche/ Nutzungsmöglichkeiten Heizen Warmwasser Kühlen Energiespeicherung Umweltaspekt Reduziert den Einsatz fossiler Brennstoffe Vermindert ggf. den CO2-Ausstoß In der Regel geringer Flächenverbrauch Erneuerbare Energiequelle Bei sachgemäßer Errichtung und Anwendung keine Beeinträchtigung von Grundwasser und Boden

Einsatzbereiche Einfamilienhaus bis Wohnsiedlung Private und öffentliche Gebäude Betriebsstätten Industriegebäude Bürogebäude Technische Aspekte Erdwärme ist ganzjährig nahezu unbegrenzt verfügbar Kein Schornstein notwendig Vollautomatischer, ungefährlicher Betrieb, geringe Wartungsarbeiten erforderlich Dezentrale und zentrale Anlagennutzung Mit anderen Energiequellen kombinierbar

Wirtschaftliche Aspekte Geringe Verbrauchskosten (Strombedarf für die Wärmepumpe, aber keine Brennstoffkosten) Geringe Betriebskosten (keine Emissionsmessungen, kein Schornsteinfeger) Kein Brennstoffvorrat notwendig Vergleichsweise höhere Investitionskosten Amortisation abhängig von der allgemeinen Energiekostenentwicklung Wirtschaftlichkeit abhängig von fachgerechter Auslegung der gesamten Anlage und von Stromtarifen („Wärmepumpenstrom“) der Energieversorger

Geothermie (griechisch: geo = Erde; therme = Wärme) oder Erdwärme ist die im zugänglichen Teil der Erdkruste gespeicherte Wärme. Geothermie bezeichnet sowohl die ingenieurtechnische Beschäftigung mit der Erdwärme und ihrer Nutzung als auch die wissenschaftliche Untersuchung der thermischen Situation der Erde. Erdwärme sichtbar – Heiße Quelle auf Island

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Heiße Sache – Energiequelle Planet Erde Die Erdkruste ist im Verhältnis zum Erddurchmesser von rund 12.750 km nur eine dünne Schicht. Unter den Ozeanen ist die Erdkruste etwa fünf bis zehn Kilometer dick, unter den Kontinenten etwa 15 bis maximal 50 Kilometer. Bereits in der Erdkruste herrschen hohe Temperaturen, an der Krustenunterseite bis 1.100 °C.

Kruste (ca. 30 km) ca. 3 °C / 100 m Mantel > 1.200 °C Kern ca. 5000 °C

Unter der Erdkruste beginnt der Erdmantel, den man nach gesteinsphysikalischen Eigenschaften in den oberen und unteren Mantel und in eine Übergangszone unterteilt. Der obere Mantel reicht bis etwa 400 km Tiefe mit Temperaturen bis zu 1.400 °C, die Übergangszone bis etwa 900 km und der untere Mantel bis 2.900 km Tiefe mit Temperaturen bis zu 3.700 °C. Unterhalb von 2.900 km beginnt der Erdkern mit einem äußeren flüssigen und einem inneren festen Kern. Im äußeren Kern herrschen Temperaturen von etwa 4.000 °C, im inneren Kern vermutlich weit über 5.000 °C.

Schalenaufbau der Erde

Die derzeit wirtschaftliche Nutzung der Geothermie beschränkt sich auf den oberen Teil der Erdkruste. Dabei wird zwischen oberflächennaher und tiefer Geothermie unterschieden.

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Tiefe Geothermie In der tiefen Geothermie unterscheidet man zwei Anwendungen bzw. Systeme: hydrothermale und petrothermale Systeme. Hydrothermale Geothermie Bei hydrothermaler Geothermie werden in großen Tiefen natürlich vorkommende Thermalwasservorkommen (Heißwasser Aquifere) angezapft. Diese wasserführenden Schichten können sowohl zur direkten (Wärme) als auch indirekten (Strom) Energiegewinnung genutzt werden. Petrothermaler Geothermie Bei petrothermaler Geothermie erfolgt die Energiegewinnung aus heißem dichtem Gestein. Dabei kann die geothermische Energie mit dem sogenannten Hot-Dry-RockVerfahren nutzbar gemacht werden. Das in einer Tiefe von einigen tausend Metern durch Bohrung erschlossene Gestein wird durch unter hohem Druck einströmendes Wasser aufgebrochen, so dass eine Wasserwegsamkeit entsteht. Der so erzeugte unterirdische „Wärmetauscher“ leitet nun die Energie in Form von Wasserdampf durch eine weitere Bohrung nach oben, wo dieser entweder Turbinen zur Stromerzeugung antreibt oder der direkten Wärmegewinnung dient.

Oberflächennahe Geothermie Von oberflächennaher Geothermie spricht man bei Anwendungstiefen bis zu 400 m. Im Mittel nimmt hier die Temperatur um 3 °C pro 100 m Tiefe zu. Die Oberflächentemperatur der Erde liegt weltweit im Mittel bei etwa 13 °C und wird durch ein Gleichgewicht zwischen einstrahlender Sonnenenergie, Wärmeausstrahlung ins Weltall, geothermischem Wärmefluss und Varianten bzw. Interferenzen dieser Faktoren bestimmt.

Selbst bei jahreszeitlich bedingt stark schwankenden Außentemperaturen bleibt die Temperatur in wenigen Metern Bodentiefe mit im Mittel 10 °C relativ konstant. Somit ist die oberflächennahe Geothermie eine immer funktionierende bzw. konstante Energiequelle, die eine ganzjährige Nutzung sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen von Gebäuden ermöglicht.

Die oberflächennahe Geothermie liefert im Gegensatz zur tiefen Geothermie die Energie nicht direkt in Form von nutzbarer Wärme. Zum Heizen und zur Warmwasserbereitung muss das Temperaturniveau über eine Wärmepumpe auf die erforderlichen Werte angehoben werden. Neben der Tiefe und Art des Gesteins spielt auch das Grundwasser für die Energiegewinnung eine wichtige Rolle. Das hat in den mitteleuropäischen Breiten eine über alle Jahreszeiten weitgehend gleich bleibende Temperatur. Durch die permanente Fließbewegung wird ständig neue Wärmeenergie zum Heizen nachgeliefert bzw. zum Kühlen abgeführt.

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Grundlagen Allgemein Bei der Planung zur Nutzung einer geothermischen Energiequelle sind die Standortgegebenheiten von entscheidender Bedeutung. Die Ermittlung der Bodeneigenschaften in Bezug auf den Wassergehalt, die thermischen Erdreicheigenschaften, d.h. Wärmeleitfähigkeit, Dichte,

spezifische und latente Wärmekapazität sowie die Bewertung der unterschiedlichen Wärme- und Stofftransportvorgänge sind Grundvoraussetzung der Leistungsbestimmung und -definition einer Geothermieanwendung. Die Auslegung der geothermischen Energie-

quelle hat einen bedeutenden Einfluss auf die Energieeffizienz einer Wärmepumpenanlage. Wärmepumpen mit hohen Leistungszahlen haben in Kombination mit einer schlecht ausgelegten Wärmequelle einen unnötigen hohen Stromverbrauch.

Region mit hohem geothermischen Potential

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Wärmepumpenanlage Unter einer Wärmepumpenanlage versteht man ein Energiesystem bestehend aus einer Wärmequelle, einer Wärmepumpe und einer Wärmenutzungsanlage.

Wärmequellen: Luft Wärmenutzungsanlage

Wärmequelle

Geologie, Hydrologie und Klima Böden haben üblicherweise einen Porenanteil zwischen 35 und 45 %. Sind diese mit Wasser anstatt mit Luft gefüllt, erhöht sich die Wärmeleitfähigkeit, die Dichte und die spezifische und latente Wärmekapazität des Bodens. Dies wirkt sich positiv auf die maximal mögliche Entzugsleistung eines Erdkollektors aus. Der Wassergehalt eines Bodens hängt von den klimatischen Bedingungen, der Bepflanzung, dem Grundwasserspiegel und der hydraulischen Eigenschaft (Kapillarwirkung) des Erdreichs ab. Für den Wassergehalt des relevanten

Wärmepumpe

Erdreich

Wärmepumpenanlage

Bodens sind hauptsächlich die Effekte des kapillaren Wasseraufstiegs vom Grundwasserspiegel und die Durchfeuchtung durch versickerndes Niederschlagswasser maßgebend. Das Matrixpotential ΨM (Saugdruck) eines Bodens beschreibt, wie stark vorhandenes Wasser in der Bodenmatrix gebunden ist. Je geringer der Wassergehalt, desto stärker ist das verbleibende Wasser

an die Bodenmatrix gebunden. Dem Matrixpotential wirkt hauptsächlich das Gravitationspotential ΨG (Staudruck) bzw. geodätische Höhe über dem Grundwasserspiegel sowie zu vernachlässigend das osmotische Potential, das Auflastpotential und das Druckpotential entgegen. Im stationären Zustand gleichen sich beide Potentiale aus. ΨGes = ΨM + ΨG = 0

[Vol. %]

Stationärer Wassergehalt in Abhängigkeit von der Höhe über den Grundwasserspiegel 0,5 0,45

Volumetrischer Wassergehalt

Als Wärmequellen für Wärmepumpenanlagen können grundsätzlich Luft, Wasser und Erdreich zum Tragen kommen. Von geothermischer Nutzung spricht man, wenn als Wärmequelle das Erdreich Verwendung findet. Für das Maß der geothermischen Nutzung sind vor allem die Geologie, Hydrologie und die klimatischen Verhältnisse und somit die Regenerationsfähigkeit des Erdreichs von entscheidender Bedeutung.

Wasser

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0,1

1

10

100

Matrixpotential bzw. Höhe über Grundwasser [m] Sand Lehm Schluff

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Schluffig toniger Lehm Ton

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Neben der Höhe über dem Grundwasser hat auch die durchschnittliche, über einem längeren Zeitraum im Boden versickernde Niederschlagswassermenge einen bedeuteten Einfluss auf den Wassergehalt des relevanten Bodens. Kurzfristige Schauer, die einen Oberflächenabfluss verursachen, haben dabei kaum Einfluss. Je höher der Wassergehalt des Bodens, desto besser lässt der Boden Wasser versickern (hydraulische Leitfähigkeit). Bei relativ gleichmäßigem Niederschlag über einen längeren Zeitraum steigt der Wassergehalt im Boden soweit an, bis das Niederschlagswasser aufgrund von Gravitation versickern kann.

und November beeinflusst. In diesen Monaten nehmen das Wachstum der Pflanzen und die durchschnittliche Außentemperatur ab, somit sinkt die Verdunstungsrate. Tatsächlich ist der Verlauf der Niederschlagsmenge nicht sehr stationär. Dies wird durch die Kapazität des Bodens und der vom Wassergehalt abhängigen hydraulischen Leitfähigkeit in den oberen Erdschichten so stark abgedämpft, dass sich in dem relevanten Boden nur langfristige Änderungen der Niederschlagsmengen auf den Wassergehalt auswirken. Damit stellt sich der Wassergehalt in dem relevanten

Boden aus über mehrere Wochen gemittelten Niederschlagmengen ein. Die in der Natur vorkommenden Böden sind Gemische aus Sand, Schluff und Ton. Sie bestehen aus den drei Phasen – Feststoffen, Wasser und Gasen auf deren Basis sich die Dichte, Wärmeleitfähigkeit sowie spezifische und latente Wärmekapazität begründet. Die Ermittlung dieser Eigenschaftscharakteristiken stellt sich aufgrund der vielen Varianzen als schwierig da und lässt sich am Bestem aus entsprechenden Referenzkatalogen für verschiedene klimatische Regionen entnehmen.

Information: Die pro Monat auf die Fläche bezogene versickernde Wassermenge ergibt sich aus der Differenz zwischen der Niederschlagsmenge und Evapotranspiration (Verdunstung plus Transpiration der Pflanzen). Die Eigenschaften des Bodens während der Heizperiode werden hauptsächlich durch die Monate Oktober

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Die spezifische Wärmeleitfähigkeit λ [W/(K · m)] beschreibt das Vermögen eines Gesteins, thermische Energie mittels Wärmeleitung zu transportieren (konduktiver Wärmetransport). Sie ist eine temperaturabhängige Materialkonstante. Die spezifische Wärmekapazität cp [MJ/(m³ · K)] gibt jene Energiemenge an, die man benötigt, um 1 m³ des Gesteins um 1 K zu erwärmen. Je größer sie ist, desto mehr Wärmeenergie kann das Gestein aufnehmen (speichern) und letztendlich auch wieder abgeben.

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Beispiele für Wärmeleitfähigkeit und volumenbezogene spezifische Wärmekapazität des Untergrundes bei 20 °C

Andere Stoffe

Methamorphe Festgesteine

Magmatische Festgesteine

Sedimentäre Festgesteine

Lockergesteine

Gesteinstyp

Wärmeleitfähigkeit in W/(m · K) Empfohlener Rechenwert

Volumenbez. spez. Wärmekapazität in MJ/(m³ · K)

Dichte in 10² kg/m³

Ton/Schluff, trocken

0,4 – 1,0

0,5

1,5 – 1,6

1,8 – 2,0

Ton/Schluff, wassergesättigt

1,1 – 3,1

1,8

2,0 – 2,8

2,0 – 2,2

Sand, trocken

0,3 – 0,9

0,4

1,3 – 1,6

1,8 – 2,2

Sand, feucht

1,0 – 1,9

1,4

1,6 – 2,2

1,9 – 2,2

Sand, wassergesättigt

2,0 – 3,0

2,4

2,2 – 2,8

1,8 – 2,3

Kies/Steine, trocken

0,4 – 0,9

0,4

1,3 – 1,6

1,8 – 2,2

Kies/Steine, wassergesättigt

1,6 – 2,5

1,8

2,2 – 2,6

1,9 – 2,3

Geschiebemergel/-lehm

1,1 – 2,9

2,4

1,5 – 2,5

1,8 – 2,3

Torf, Weichbraunkohle

0,2 – 0,7

0,4

0,5 – 3,8

0,5 – 1,1

Ton-/Schluffstein

1,1 – 3,4

2,2

2,1 – 2,4

2,4 – 2,6

Sandstein

1,9 – 4,6

2,8

1,8 – 2,6

2,2 – 2,7

Konglomerat/Brekzie

1,3 – 5,1

2,3

1,8 – 2,6

2,2 – 2,7

Mergelstein

1,8 – 2,9

2,3

2,2 – 2,3

2,3 – 2,6

Kalkstein

2,0 – 3,9

2,7

2,1 – 2,4

2,4 – 2,7

Dolomitstein

3,0 – 5,0

3,5

2,1 – 2,4

2,4 – 2,7

Sulfatgestein (Anhydrit)

1,5 – 7,7

4,1

2,0

2,8 – 3,0

Sulfatgestein (Gips)

1,3 – 2,8

1,6

2,0

2,2 – 2,4

Chloridgestein (Stein-/Kalisalz)

3,6 – 6,1

5,4

1,2

2,1 – 2,2

Steinkohle

0,3 – 0,6

0,4

1,3 – 1,8

1,3 – 1,6

Tuff

1,1

1,1

Vulkanit, sauer bis intermediär

z.B. Rhyolit, Trachyt

3,1 – 3,4

3,3

2,1

2,6

z.B. Latit, Dacit

2,0 – 2,9

2,6

2,9

2,9 – 3,0

Vulkanit, basisch bis ultrabasisch

z.B. Andesit, Basalt

1,3 – 2,3

1,7

2,3 – 2,6

2,6 – 3,2

Plutonit, sauer bis intermediär

Granit

2,1 – 4,1

3,2

2,1 – 3,0

2,4 – 3,0

Syenit

1,7 – 3,5

2,6

2,4

2,5 – 3,0

Plutonit, basisch bis ultrabasisch

Diorit

2,0 – 2,9

2,5

2,9

2,9 – 3,0

Gabbro

1,7 – 2,9

2,0

2,6

2,8 – 3,1

gering metamorph

Tonschiefer

1,5 – 2,6

2,1

2,2 – 2,5

2,4 – 2,7

Kieselschiefer

4,5 – 5,0

4,5

2,2

2,5 – 2,7

Marmor

2,1 – 3,1

2,5

2,0

2,5 – 2,8

Quarzit

5,0 – 6,0

5,5

2,1

2,5 – 2,7

Glimmerschiefer

1,5 – 3,1

2,2

2,2 – 2,4

2,4 – 2,7

Gneis

1,9 – 4,0

2,9

1,8 – 2,4

2,4 – 2,7

Amphibolit

2,1 – 3,6

2,9

2,0 – 2,3

2,6 – 2,9

Bentonit

0,5 – 0,8

0,6

~3,9

Beton

0,9 – 2,0

1,6

~1,8

~2,0

Eis (-10°C)

2,32

1,89

0,919

Kunststoff (HD-PE)

0,42

1,8

0,96

Luft (0°C bis 20°C)

0,02

0,0012

0,0012

Stahl

60

3,12

7,8

Wasser (+10°C)

0,56

4,15

0,999

mittel bis hoch metamorph

Quelle VDI 4640 Anmerkungen: Die Dichte variiert bei Lockergesteinen besonders stark mit Lagerungsdichte und Wassergehalt. Bei Sandstein, Konglomerat und Brekzie liegt eine besonders große Bandbreite der Wärmeleitfähigkeit vor; neben Kornmaterial und -verteilung und der Wassersättigung spielt hier auch die Art des Bindemittels bzw. der Matrix eine Rolle. U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2

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Grundwasser mit seiner hohen Wärmekapazität von 4.190 J/kgK bei 10°C spielt eine wichtige Rolle für die Entzugsleistung der geothermischen Anlage. Bei der hydraulischen Leitfähigkeit wird der Untergrund Anhaltswerte für die Durchlässigkeit von Lockergestein

Häufigkeit und Öffnungsweite der Trennfugen entscheidend für die hydraulische Leitfähigkeit. Die unten aufgeführte Tabelle enthält Anhaltswerte für die Durchlässigkeit von Lockergestein.

aus Locker- oder Festgestein nach Poren- und Trennfugendurchlässigkeit unterschieden. Bei Lockergestein (Porengrundwasserleiter) ist vor allem die Korngröße und Kornverteilung und bei Festgestein die

Lockergesteine Reiner Kies Sandiger Kies, Mittel-/ Grobsand Feinsand, schluffiger Sand Schluff, toniger Schluff Ton, schluffiger Ton

Durchlässigkeitsbeiwert kf m/s über 10-2 über 10-4 bis 10-2

Bewertung der Durchlässigkeit

über 10-6 bis 10-4 10-8 bis 10-6 unter 10-8

durchlässig schwach durchlässig sehr schwach durchlässig

sehr stark durchlässig stark durchlässig

Quelle VDI 4640

Im Mittel nimmt die Temperatur um 3 °C pro 100 m Tiefe zu. Dabei stellt sich der Jahresverlauf (mitteleuropäische Breiten) der Tempera-

turen in den oberen 15 m entsprechend untenstehenden Abbildung dar. Im Winter liegen die Außentemperaturen in der Nähe des

Temperatur (Erdoberfläche) [°C] 0

5

10

15

20

0

Gefrierpunktes, in wenigen Metern Bodentiefe erreicht die Temperatur bereits einen Wert von im Mittel 10 °C. Im Sommer liegt die Außentemperatur im Mittel bei annähernd 20 °C, das Erdreich in wenigen Metern Tiefe hat dagegen annähernd konstante Temperaturen von 10 °C. Dies gilt in den überwiegenden Fällen für die Übergangszeiten Frühjahr und Herbst.

Tiefe im Boden [m]

5

Aus diesem Jahresverlauf der oberflächennahen Bodentemperaturen wird ersichtlich, dass Erdwärme eine immer funktionierende bzw. konstante Energiequelle darstellt.

10

15

20 0

5

10

15

20

Temperatur (Tiefe) [°C] Im Mittel steigt die Bodentemperatur ca. alle 33 m um 1 °C an. 1. Februar

12

1. Mai

1. November

1. August

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Wärmepumpen Wärmepumpen sind Kaltdampfmaschinen, mit deren Hilfe Niedertemperaturen-Umweltwärme bzw. -kälte zur Gebäudeheizung

bzw. -kühlung genutzten werden kann. Die Umweltwärme bzw. -kälte wird dabei der Umgebungsluft, dem Grundwasser oder dem

Erdreich entzogen. Unter Einsatz elektrischer Energie wird die Temperatur auf das gewünschte Niveau gebracht. Funktionsprinzip Wärmepumpe

Verdichter

Verdampfer Verflüssiger Heiznetz

Expansionsventil

Der innerhalb der Wärmepumpe ablaufende Kreisprozess wird aus vier Komponenten gebildet: dem Verdampfer, dem Verdichter, dem Verflüssiger und dem Entspannungsventil. Träger für die Wärmeenergie ist ein Kältemittel mit einem extrem niedrigen Siedepunkt. Im Verdampfer nimmt das Kältemittel die Wärme aus der Umwelt auf und wird dadurch gasförmig. Im Verdichter wird das gasförmige Kältemittel durch Kompression auf ein höheres Temperaturniveau

gebracht. Hierfür benötigt das Gerät die externe elektrische Energie. Im Verflüssiger wird die Wärmeenergie an den Heizungskreislauf abgegeben. Im Expansionsventil wird das Kältemittel entspannt, um danach den Kreislauf von Neuem zu durchlaufen. Wärmepumpen werden in folgende Typen eingeteilt: Luft/Wasser-Wärmepumpen Wasser/Wasser-Wärmepumpen Sole/Wasser-Wärmepumpen

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Die Bezeichnung des Wärmepumpen-Typs richtet sich danach, welches Medium die Wärme aufnimmt (Wärmeträgermedium) und welches Medium die Wärme im Haus verteilt. Nimmt Sole (Wasser/GlykolGemisch) über einen Erdkollektor die Wärme auf und gibt Wasser die Wärme z.B. über eine Fußbodenheizung wieder ab, dann spricht man von einer Sole/Wasser-Wärmepumpe.

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Bei den Betriebsarten unterscheidet man zwischen: monovalent (eine Energiequelle) bivalent (zwei Energiequellen) monoenergetisch (eine Energieressource). die Außenluft hat den niedrigsten Energiegehalt – die niedrigste Energieeffizienz. Um diese Extremfälle abzudecken, können bei der Luft/ Wasser-Wärmepumpe die SpitzenWärmepumpe in monoenergetischer Betriebsart

Wärmepumpe in monovalenter Betriebsart -15

Dimensionierungspunkt

Temperatur [°C]

Temperatur [°C]

-10 -5 0 5 10

-15

-10

-10

-5 -3 0 5 10

-5 0 3 5

Dimensionierungspunkt

10

> 95 %

> 60 % 15

20

Tage

14

Dimensionierungspunkt

15

20

Wärmepumpe in bivalentparalleler Betriebsart

-15

100 % 15

lasten entweder monoenergetisch über eine elektrische Zusatzheizung (Heizstab) oder bivalent über eine zweite Energiequelle (z.B. Brennstoffkessel) abgefangen werden.

Temperatur [°C]

Luft/Wasser-Wärmepumpen unterliegen direkt den Schwankungen der Außentemperaturen. Dadurch haben sie gerade in Zeiten des größten Wärmebedarfs, im Winter –

20

Tage

Tage

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Übersicht Wärmepumpenanlagen

Wasserdurchströmte Flächenheiz- und Kühlsysteme

Wärmenutzungsanlage

Wärmepumpe

Sole/Wasser Wärmepumpe

Wasser/Wasser Wärmepumpe

Luft/Wasser Wärmepumpe

Wärmequellen

Erdreich

Wasser

Luft

Horizontalkollektor Vertikalkollektor

Grundwasser Oberirdische Gewässer

Außenluft

Wärmeaustausch

Für geothermische Anwendungen kommen Sole/Wasser-Wärmepumpen zum Einsatz. Die Wärmetauscher werden dabei mit einem Wasser/Glykol-Gemisch bzw. Sole durchströmt. Zur Beurteilung der Güte einer Wärmepumpenanlage wird die sogenannte Jahresarbeitszahl β verwendet. Sie stellt

das Verhältnis zwischen der abgegebenen Wärmeleistung zur aufgenommen elektrischen Leistung (Antriebsleistung) im Verlauf eines Jahres dar.

Jahresarbeitszahl β =

Je höher die Jahresarbeitszahl, desto höher in der Regel auch der Wirkungsgrad der Wärmepumpe. Die übliche Größenordnung liegt bei 3 bis 4,5.

W (nutzbare Wärmeenergie) W (zugeführte elektrische Leistung)

Sicherstellung der Betriebssicherheit Um bewerten zu können, welche Energiemenge bzw. welche Leistung dem Erdreich durch einem Wärmetauscher entzogen bzw. zugeführt werden kann, müssen Kriterien festgelegt werden, an denen man die Leistungsfähigkeit messen kann bzw. bei denen Grenzwerte nicht überschritten werden dürfen.

pe eingehalten werden, damit über das gesamte Jahr ein sicherer Betrieb gewährleistet werden kann. Bezüglich der Wärmequelle bedeutet dies, dass die Wärmepumpensole an keiner Stelle die Erstarrungstemperatur und die vom Wärmepumpenhersteller angegebene minimale Soletemperatur unterschreitet.

Folgende Kriterien sind einzuhalten, damit die Wärmepumpenanlage keinen Schaden nimmt:

Im Verdampfer wird die Sole abgekühlt, bevor sie sich in der Wärmequelle wieder erwärmt. Dort herrschen somit die niedrigsten Temperaturen im Solekreis. Die üblichen wasserhaltigen Wärmeträger dehnen sich beim Erstarren aus. Dadurch besteht die Gefahr,

Unter Betriebssicherheit wird verstanden, dass einer Beschädigung der Anlage vorgebeugt und die Leistungsgrenzen der Wärmepum-

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dass Rohrleitungen oder der Verdampfer bersten, falls die Sole erstarrt. Die am weitesten verbreiteten Wärmeträger für Wärmequellen sind Gemische aus Wasser und Glykol (meistens Monoethylenglykol). Beim gängigen Mischverhältnis von 3:1 ist eine Frostsicherheit von ca. -14 °C gewährleistet. Es muss also sichergestellt werden, dass diese Temperatur an keiner Stelle unterschritten wird. Aus diesem Grund haben die meisten Hersteller Sicherheitsorgane eingebaut, wodurch die Wärmepumpe vorzeitig abgeschaltet wird. Diese Funktion kann z.B. ein Niederdruckpressostat in

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der Saugleitung zum Verdichter übernehmen. Dieses Pressostat löst beim Unterschreiten des Drucks, dem eine Verdampfungstemperatur von ca. -15 °C bzw. mit Überhitzung einer Sauggastemperatur von ca. -10°C entspricht, das Abschalten der Wärmepumpe aus. Abhängig von den Wärmeübertragungseigenschaften des Verdampfers und von der Temperaturspreizung im Sole-

kreislauf entspricht -10°C Sauggastemperatur ungefähr einer Solerücklauftemperatur von -5 °C. Aus den genannten Sicherheitsgründen und teilweise bedingt durch das maximal mögliche Druckverhältnis des Verdichters wird von den meisten Wärmepumpenherstellern diese Temperatur als Begrenzung angegeben. Die Wärme-

quellenanlage ist daher so auszulegen, dass die Solerücklauftemperatur in die Wärmepumpe auch bei Lastspitzen im Winter -5°C nicht unterschreitet. Die nachfolgende Tabelle stellt eine exemplarische Beispielrechnung von Betriebskosten einer Wärmepumpe im Vergleich zu einem traditionellen Heizsystem dar.

Beispielhafter Vergleich von Betriebskosten in Deutschland

Benötigte Heizenergie [kWh] Wirkungsgrad/ Arbeitszahl Bezogene Energiemenge [kWh] Arbeitspreis [ct/kWh] Grundpreis [¤/Jahr] Brennstoffkosten [¤/Jahr] Kosten Abgasmessung [¤/Jahr] Gesamtkosten [¤/Jahr] Differenz [¤/Jahr] Prozentuale Kosten

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Gas 20.000 85% 23.529 6,68 142,8 1.571,74 45,11 1.759,65 – 100%

Wärmepumpe 20.000 4 5.000 13,61 41 ,40 721,90 – 721,90 1,037.75 41%

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Wärmenutzungsanlagen Niedertemperatursysteme eignen sich besonders gut, um Wärmepumpenanlagen zu betreiben. Durch die großen Flächen liegen die erforderlichen Betriebstemperaturen nur geringfügig oberhalb (Heizen) bzw. unterhalb (Kühlen) der Raumtemperatur, was die Energieeffizienz von geothermisch genutzten Wärmepumpen erheblich verbessert. Zu den Niedertemperatursystemen zählen wasserdurchströmte Flächenheiz- und -kühlsysteme: Fußbodenheiz- und -kühlsysteme Wandheiz- und -kühlsysteme Deckenheiz- und -kühlsysteme Bei Flächensystemen wird die Wärme bzw. Kälte fast ausschließlich durch Strahlung und nicht durch Konvektion übertragen. Somit werden störende Zugerscheinung und Staubaufwirbelungen vermieden. Da Flächenheiz- und -kühlsysteme „unsichtbar“ sind, beanspruchen sie keinen wertvollen Nutzraum und bieten nahezu uneingeschränkte Gestaltungs- und Einrichtungsfreiheit sowie ein optimales Verhältnis von umbautem Raum zur nutzbaren Fläche. Fußbodenheizsysteme und -kühlsysteme Nicht nur für den Neubau, auch für die Nachrüstung auf bestehenden Fußböden gibt es maßgeschneiderte Systemlösungen. Zur Komfortsteigerung können diese Systeme auch zur Raumkühlung verwendet werden, bei vorausschauender Planung ist auch die entsprechen-

de Nachrüstung der Kühlfunktion zu einem späteren Zeitpunkt möglich. Bei Fußbodenheizung und -kühlung kommen unterschiedlichen Installationsformen zum Einsatz. Die gängigsten Formen für Neubau und Renovation sind: Niedrigaufbausysteme Nassbausysteme Trockenbausysteme Wandheiz- und -kühlsysteme Alternativ zur Fußbodenheizung bzw. -kühlung oder zusätzlich zur Vergrößerung der Heiz- bzw. Kühlflächen können Wandsysteme eingesetzt werden. Man unterscheidet zwischen: Trockenbausystemen Nassputzsystemen Trockenbausysteme kommen in der Renovierung zum Einsatz, wenn der Fußbodenaufbau nicht verändert werden soll oder darf. Neben vorhandenen Wänden bieten sich oft zusätzliche Leichtbauwände (Ständerwände) als Heiz- bzw. Kühlflächen an. Der Einbau erfolgt in der Wandkonstruktion je nach System unterhalb der Beplankung oder direkt in der Putzschicht. Nassputzsysteme bieten sich immer dann an, wenn nur eine Teilrenovierung vorgenommen wird bzw. ein neuer Putz eingebracht wird. Deckenheiz- und -kühlsysteme Der Einsatz von Heizen und Kühlung, in Form von Deckenheiz- und -kühlsystemen, findet besonders

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aus Gründen der Behaglichkeit und der Effizienz gegenüber den raumlufttechnischen Anlagen immer mehr Anwendung. Bei den Deckenheiz- und -kühlsystemen unterscheidet man die Bauformen als: Abgehängte Decken bzw. Deckenpaneele Bauteilaktivierung bzw. Betonkernaktivierung Abgehängte Decken kommen sowohl im Neubau als auch im Renovierungsfall zum Einsatz. Das Heizen und Kühlen erfolgt bei Deckenpaneelen durch wasserdurchflossene Rohre direkt in den Deckenpaneelen. Betondecken werden zum Kühlen bzw. Heizen von mehrgeschossigen Gebäuden genutzt. Diese zukunftsorientierte Lösung führt zu thermisch aktiven Decken mittels wasserdurchflossener Rohrregister auch in Modulbauweise. Mit der Betonkernaktivierung wird das Ziel verfolgt, auf einfache Weise umweltschonend und kostensparend für thermische Behaglichkeit im Gebäude zu sorgen. Die Betonkernaktivierung empfiehlt sich für Gebäude mit kleinen bis mittleren Kühllasten, um einer Aufheizung im Sommer entgegenzuwirken. In Gebäuden mit mittleren bis größeren Kühllasten kann die Betonkernaktivierung zur Deckung der Grundlasten dienen.

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Uponor Wand

Uponor Contec

Uponor Minitec

Uponor Horizontalkollektoren

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Uponor Erdwärmekörbe

Uponor Energiepfähle

Uponor Erdsonden

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Uponor Classic

Uponor Siccus

Uponor Klett

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Geothermische Nutzungssysteme Systemübersicht Bei den oberflächennahen Kollektoren (Wärmetauschern) unterscheidet man prinzipiell zwischen horizontalen und vertikalen Kollektoren. Die folgende Klassifizierung üblicher Geothermiesysteme kann dabei vorgenommen werden:

Horizontal Horizontalkollektor oder Flächenkollektor (Erdregister) Spiral- und Erdwärmekörbe Grabenkollektoren Vertikal Erdsonden Energiepfähle und Schlitzwände

Die Eignung der jeweiligen Geothermiesysteme ist dabei von der entsprechenden Umgebung (Bodeneigenschaften und klimatischen Verhältnissen), den Leistungsdaten, der Betriebsweise, der Gebäudeart (kommerziell oder privat), den Platzverhältnissen sowie den rechtlichen Vorgaben abhängig.

Horizontalkollektoren Wärmetauscher, die horizontal oder schräg in den oberen fünf Metern des Untergrunds eingebaut werden (Flächenkollektor). Hierbei handelt es sich um einzelne Rohrstränge oder parallele Rohrregister. Diese werden in der Regel neben dem Gebäude, aber auch unter der Bodenplatte installiert.

Erdwärmekörbe Wärmetauscher, die vertikal in den Untergrund geringer Tiefen eingebracht werden. Hierbei werden einzelne Rohrstränge spiral- oder schraubenförmig angeordnet. Erdwärmekörbe stellen eine Sonderform der horizontalen Kollektoren dar.

Energiepfähle Wärmetauscher in Pfahlgründungen, die bei Bauobjekten mit nicht tragfähigem Untergrund errichtet werden. Dabei werden einzelne oder mehrere Rohrstränge U-, spiral- oder mäanderförmig in Gründungspfählen eingebracht. Dies kann bei im Werk vorgefertigten Gründungspfählen oder direkt auf der Baustelle vor Ort geschehen, wo die Rohrstränge in vorbereiteten Bohrlöchern mit Beton umgossen werden.

Erdsonden Wärmetauscher, die vertikal oder schräg in den Untergrund eingebracht werden. Dabei werden ein (einfach U-Sonde) oder zwei (doppel U-Sonde) Rohrstränge U-förmig oder konzentrisch als Innen- und Außenrohr in ein Bohrloch eingebracht.

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Betriebsarten Nach dem Heiz- und Kühlbedarf des jeweiligen Gebäudes werden die Betriebsweise und daraus resultierend die Betriebskosten der Wärmepumpe definiert.

Heizbetrieb Antriebsenergie

Heiznetz

Geothermie

Kühlnetz

Geothermie dient als Wärmequelle Medientemperatur wird von der Wärmepumpe auf ein für das Gebäude nutzbares Temperaturniveau angehoben.

Kühlbetrieb (aktiv) Antriebsenergie

Heiznetz

Geothermie

Kühlnetz

Geothermie dient als Wärmesenke (Kältequelle) Temperaturniveau für passives Kühlen nicht ausreichend Verdichter aktiv Dualbetrieb möglich

Kühlbetrieb (passiv/Free Cooling) Antriebsenergie

Heiznetz

Geothermie

Kühlnetz

Geothermie dient als Wärmesenke (Kältequelle) Temperaturniveau aus Geothermie für passives Kühlen ausreichend – nur Umwälzpumpe aktiv Kein Dualbetrieb möglich Sehr geringe Betriebskosten

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Heizen und Kühlen – Dualbetrieb Antriebsenergie

Heiznetz

Geothermie

Kühlnetz

Je nach Energiebilanz im Gebäude dient die Geothermie als Wärmequelle oder Wärmesenke (Kältequelle)

Auswahlmatrix geothermischer Nutzungssysteme in Abhängigkeit von der Betriebsweise und Anlagengröße Funktionsweise

Heizen

Anlagengröße Erdsonde Horizontalkollektor Erdwärmekorb Energiepfahl

< 30 KW ● ● ● ●

> 30 KW ● ● ● ●

Kühlen Aktiv < 30 KW ●

> 30 KW ●

– ● ●

– – ●

Passiv / Free Cooling < 30 KW > 30 KW ● ● ● – ● – ● ●

● anwendbar ● bedingt anwendbar in Abhängigkeit von den Rahmenbedingungen – technisch nicht sinnvoll

Passives Kühlen – Free Cooling Geothermieanwendungen sind die einzigen Systeme, mit denen das sogenannte passive Kühlen bzw. Free Cooling möglich ist. Die Erdwärmesonde ist für diese Betriebsweise die effektivste Lösung aller möglichen Anwendungen. Voraussetzung hierfür ist der Einsatz eines Flächenheiz- bzw. -kühlsystems oder Luftheiz- bzw. -kühlsystems. Die Betriebsweise „Free Cooling“ bringt grundsätzlich mehrere Vorteile für den Anwender und die Umwelt: Erhöhter Wohnkomfort durch angenehm temperiertes Raumklima Verbesserung der Jahresarbeitszahl des ganzen Systems durch Regeneration des Erdreiches

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Minimale zusätzliche Investitionskosten, geringe Betriebskosten Ressourcenschonend Umweltfreundlich Aufgrund der immer stärker gedämmten Bauweise von Neubauten verändert sich das Verhältnis von Heizen und Kühlen. Wo in früheren Jahren das Heizen im Vordergrund stand, wird nun durch gestiegene Komfortansprüche das Kühlen mehr fokussiert. Moderne Gebäude neigen immer stärker dazu, in den warmen Perioden des Jahres zu überhitzen. Um dem effektiv entgegenzuwirken, werden in der Regel Verschattungsmaßnahmen getroffen. Zur Erreichung einer operativen Raumtemperatur (Wohlfühltemperatur) von 26 °C, wird die in der Erde gespeicherte kühlere Temperatur genutzt und diese mittels eines Flächennut-

zungssystems bzw. einer Lüftungsanlage an das Gebäude abgegeben. Durch das Abführen überschüssiger Wärme aus dem Gebäude in den Boden, wird dieser aktiv regeneriert, d.h. erwärmt sich wieder. Im Einfamilienhausbereich wird im Winter dem Boden meist mehr Wärme entzogen, als ihm im Sommer wieder zugeführt wird. Dies ist als unproblematisch anzusehen, da in der Regel während des Übergangs von der Heiz- zur Kühlperiode genügend Zeit für die passive bzw. natürliche Regeneration zur Verfügung steht. Die aktive Regeneration unterstützt diese zusätzlich. Bei der Nutzung von passiver Kühlung entstehen nur minimale zusätzliche Investitionskosten. Die Taupunktüberwachung sowie das Umschalten von Heizen auf Kühlen können durch moderne Regelungen

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Operative Raumtemperatur [°C]

Operative Raumtemperatur ohne Einsatz passiver Kühlung 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15

Operative Raumtemperatur ohne Einsatz passiver Kühlung Nebenstehende Abbildung zeigt den Temperaturverlauf eines Raumes mit Außenverschattung an einem typischen Sommertag im Juli. Deutlich ist die Überhitzung des Raumes zu erkennen.

Tagesverlauf operative Raumtemperatur optimale operative Raumtemperatur üblicher Bereich der operativen Raumtemperatur 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0

Uhrzeit [h] Operative Raumtemperatur [°C]

Operative Raumtemperatur mit Einsatz passiver Kühlung 27 26 25 24 23 22 21 20 19

Operative Raumtemperatur mit Einsatz passiver Kühlung Der Einsatz der passiven Kühlfunktion führt zu einer deutlichen Verbesserung der operativen Raumtemperatur.

Tagesverlauf operative Raumtemperatur

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optimale operative Raumtemperatur

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üblicher Bereich der operativen Raumtemperatur

16 15 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 0

Uhrzeit [h] für Flächenheiz- und -kühlsysteme wie z.B. dem Dynamischen Energiemanagement (DEM) übernommen werden. Zusatzkosten entstehen

lediglich für die Taupunktsensoren und die Montage. Im passiven Kühlfall läuft nur die Soleumwälzpumpe(n) und Heizungsumwälzpum-

pe der Anlage. Der Wärmepumpenverdichter steht still. Somit beschränken sich die Betriebskosten auf den Stromverbrauch der Umwälzpumpe(n).

Beispielrechnung – mögliche jährliche Kosten – passive Kühlung

el. Leistung el. Leistung bei errechnetem Volumenstrom Laufzeit Jährlicher Energiebedarf gesamt Strompreis pro kWh Jährliche Energiekosten Gesamtenergiekosten

Soleumwälzpumpe

Heizungsumwälzpumpe

5 – 70 W 60 W 800 h 48 kWh 0,20 ¤/kWh 9,60 ¤

16 – 310 W 55 W 800 h 44 kWh 0,20 ¤/kWh 8,80 ¤ 18,40 ¤

Beispielrechnung – mögliche jährliche Kosten – aktive Kühlung

el. Leistung el. Leistung bei errechnetem Volumenstrom Laufzeit Jährlicher Energiebedarf gesamt Strompreis pro kWh Jährliche Energiekosten Gesamtenergiekosten

Kompressor

Heizungsumwälzpumpe

2300 W – 800 h 1840 kWh 0,20 ¤/kWh 368,- ¤

16 – 310 W 55 W 800 h 44 kWh 0,20 ¤/kWh 8,80 ¤

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376,80 ¤

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Horizontalkollektoren System/Einsatzbereich Anwendungsbeschreibung Horizontalkollektoren sind die am weitesten verbreitete Variante der oberflächennahen Wärmetauscher. Sie bestehen aus horizontal, also parallel zu Erdoberfläche verlegten Vorteile Vergleichsweise geringe Investitionskosten Gute Jahresarbeitszahlen Einfache Installation Ideale Lösung für Ein- und Mehrfamilienhäuser sowie kleine Gewerbe- und Industrieanwendungen Geringe Einbautiefe ohne Auswirkung auf den Wasserhaushalt Schematische Darstellung Horizontalkollektoranlage

Rohren. Die einzelnen Rohrschlaufen werden hierbei je nach Anforderung und den gegebenen Umständen mit Rohrabständen von 0,5 m bis 0,8 m (bei Rohrdimensionen da 40 mm 1,2 bis 1,5 m) verlegt – ähnlich zu den Rohrschleifen einer Fußbodenheizung. Die Vor- und Rücklaufleitungen der einzelnen Rohrschlaufen werden in Sammelund Verteilerschächten oder auf Hinweis: Die Kombination von Horizontalkollektoren mit der Uponor EPG6 Kühlstation ergibt eine ideale Free Cooling-Lösung.

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Verteiler zusammengeführt und der Wärmepumpe zugeführt. Der wesentliche Vorteil der Horizontalkollektoren ist die niedrige Investition bei relativ hohen Jahresarbeitszahlen. Von den erdgebundenen Wärmetauschern stellt der Horizontalkollektor mit die günstigste Variante dar. Ein relativ hoher Flächenbedarf an unversiegelter Gartenfläche ist vorzusehen. Eine Alternative zu den Horizontalkollektoren ist die Aktivierung der Fundamentplatten zum Heizen und/oder passiven Kühlen. Hier wird keine zusätzliche Fläche neben dem eigentlichen Gebäude benötigt. Da die meisten Gebäude auf Fundamentplatten, Streifen-, oder Punktfundamenten oder einer

Kombination gründen, bietet sich eine Nutzung der Erdwärme über die Fundamente an. Unterhalb der Fundament- bzw. Bodenplatte, also zwischen Erdreich und Platte, wird in der Regel eine so genannte Sauberkeitsschicht eingebaut, die aus Magerbeton oder Feinkies besteht. Zur Nutzung von Erdwärme können hier Wärmetauscherrohre integriert werden. Die erreichbaren Leistungen mit Fundamentplatten sind begrenzt und deutlich geringer als bei nicht überbauten Horizontalkollektoren; hier ist neben den Bodengegebenheiten der Grundwasserstand und Grundwasserfluss von ganz entscheidender Bedeutung. Temperaturen unterhalb der Frostgrenze sind zwingend zu vermeiden!

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Funktionsweise Die von Horizontalkollektoren dem Erdreich entzogene Wärme ist zu über 99 % im Erdreich gespeicherte Sonnenenergie und keine geothermische Energie aus dem Erdkern. Aus diesem Grund ist der thermische Kontakt zur Erdoberfläche für die Leistungsfähigkeit von entscheidender Bedeutung.

Physikalische Eigenschaften der charakteristischen Bodentypen

Wassergehalt Wärmeleitfähigkeit Spezifische Wärmekapazität Dichte

Einheit

Sand

Lehm

Schluff

Sandiger Ton

% Vol. W/mK J/kg K

9,3 1,22 805

28,2 1,54 1229

38,1 1,49 1345

36,4 1,76 1324

kg/m³

1512

1816

1821

1820 Quelle: VDI 4640

Temperatur (Erdoberfläche) [°C] 0

5

10

15

20

0 Uponor Horizontal Kollektor

10

15

20 0

5

10

15

20

Temperatur (Tiefe) [°C] Im Mittel steigt die Bodentemperatur ca. alle 33 m um 1 °C 1. Februar

Verlegung der einzelnen Rohrschlaufen

Einbautiefe: i.d.R. 1,2 - 1,5 m

5

Tiefe im Boden [m]

Im Winter ist die auf das Erdreich netto eintreffende Sonnenenergie am geringsten, jedoch der Wärmeentzug von Erdwärmekollektoren mittels Wärmepumpen am größten. Die entzogene Energie ist die im Sommer im Erdreich eingespeicherte Sonnenenergie. Die wesentliche Speicherkapazität des Erdreichs ist auf den Phasenwechsel des im Erdreich befindlichen Wassers zurückzuführen. Damit ein Erdkollektor diese Speicherkapazität nutzen kann, ist es notwendig, dass die Oberkante des beliebig geformten Kollektors unterhalb der natürlichen Frostgrenze liegt.

1. Mai

1. November

1. August

Fixierung der Rohrschlaufen auf Bewehrungsmatten

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Anwendungsgrenzen Die Leistungsfähigkeit eines Horizontalkollektors hängt im Wesentlichen vom Wassergehalt des umgebenden Erdreichs ab. Bei Sandboden mit seiner geringen Kapillarwirkung versickert Niederschlagswasser schnell in tiefere Erdschichten. Lehmboden mit einer hohen Kapillarwirkung kann dagegen das Wasser wesentlich besser gegenüber der Schwerkraft halten. Diese Unterschiede bewirken, dass bei Sand der volumetrische Wassergehalt in der Regel unter 10 % und bei Lehmboden über 35 % liegt. Im Lehmboden steht einem Horizontalkollektor somit mehr als die doppelte Wassermenge pro Erdreichvolumen als Latentspeicher zur Verfügung als im Sandboden. Darüber hinaus verbessert Wasser im Erdreich auch die Wärmeleitfähigkeit, wodurch die gespeicherte Wärme aus tieferen Erdschichten und die Sonnenenergie von der Erdoberfläche leichter zu den Kollektoren hin strömen können. In der obenstehenden Tabelle wird zwischen Sand, Lehm, Schluff und sandigen Ton unterschieden, was das breite Spektrum der in der Natur vorkommenden Böden gut widerspiegelt. Als Sand ist hierbei lockerer, deutlich aus einzelnen Körnern

(> 50 mm) bestehender Boden gemeint. Bei diesem Bodentyp ist die Kapillarwirkung äußerst gering und die hydraulische Leitfähigkeit groß. Niederschlagswasser versickert dadurch schnell in tiefere Erdschichten, was oberhalb vom Grundwasser zu einem niedrigen volumetrischen Wassergehalt unter 10 % führt.

Innerhalb Europas sind die klimatischen Unterschiede so groß, dass es nicht sinnvoll ist, Horizontalkollektoren überall entsprechend den gleichen Regeln auszulegen. In den warmen Klimazonen ist eine höhere flächenspezifische Entzugsleistung möglich, ohne mit Schäden an der Anlage oder Umwelt rechnen zu müssen.

Lehm besteht im Wesentlichen aus einer Mischung aus Sand und Schluff. Schluff stellt dabei einen Boden mit mittelfeiner Körnung (zwischen 2 mm und 50 mm) dar. Diese bindigen Bodentypen haben in der Regel volumetrische Wassergehalte zwischen 20 und 40 % und sind daher für Horizontalkollektoren deutlich besser geeignet als Sand.

Bau und Umwelt Im Heizfall entziehen Horizontalkollektoren dem Erdreich Wärme, so dass es sich daraufhin unter das Temperaturniveau des ungestörten Erdreichs abkühlt. Bei der Auslegung ist darauf zu achten, dass das umliegende Erdreich und die Umwelt dadurch nicht zu stark beeinflusst oder beschädigt werden.

In sandigem Ton, bei dem die größte Fraktion aus sehr feinen Körnern (< 2 mm) besteht, ist die Kapillarwirkung noch größer, was zu volumetrischen Wassergehalten über 30 % führt. Die genauen physikalischen Eigenschaften weichen von Ort zu Ort ab, was unter anderem an den unterschiedlichen Niederschlagsmengen liegt. In der nachfolgenden Tabelle sind die Mittelwerte der physikalischen Eigenschaften der einzelnen Bodentypen dargestellt.

Generell gilt, dass sich die Flora über einem Horizontalkollektor im Frühjahr geringfügig verzögert entwickeln kann. Da sich der Horizontalkollektor in der Regel in Tiefen unter einem Meter befindet und nur wenige Wurzeln von Gartenpflanzen bis in diese Tiefe treiben, ist der Einfluss jedoch gering. Prinzipiell kann das Erdkollektorfeld beliebig bepflanzt werden, sogar mit Bäumen. Erdkollektorrohre in der üblichen Tiefe können nicht durch Wurzeln beschädigt werden und die Beeinflussung der Pflanzen durch die Rohre ist minimal.

Anhaltswerte für die Auslegung von Horizontalkollektoren Untergrund

Trockener, nichtbindiger Boden Bindiger, feuchter Boden Wassergesättigter Sand/Kies

Spezifische Entzugsleistung qE bei 1.800 h/a [W/m²] 10 20 – 30 40

spezifische Entzugsleistung qE bei 2.400 h/a [W/m²] 8 16 – 24 32

Verlegeabstand s

Verlegetiefe

Abstand zur Versorgungsleitungen

[m] 1 0,8 0,5

[m] 1,2 – 1,5 1,2 – 1,5 1,2 – 1,5

[m] > 0,7 > 0,7 > 0,7

Bei längeren Laufzeiten ist neben der spez. Entzugsleistung q˙ auch die spez. Entzugsarbeit zu berücksichtigen. Für Erdwärmekollektoren sollte diese zwischen 50 und 70 kWh/(m² Jahr) liegen. Richtwert zur Erdwärmekollektorausbildung nach VDI 4640: gültig nur für reinen Heizbetrieb und Warmwasserbereitung!

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Kollektorrohrschlaufen aus PE-Xa

Nicht die sensible Abkühlung, sondern vielmehr die Eisbildung im Winter kann zu Schäden führen. Beim Unterschreiten der Rohroberflächentemperatur von 0 °C, beginnt das im umliegenden Erdreich befindliche Wasser zu gefrieren. Geringfügige Eisbildung ist generell nicht problematisch, da auch das ungestörte Erdreich bis in eine Tiefe von 0,5 m – 0,8 m im Winter gefriert und mit den steigenden Temperaturen im Frühjahr wieder auftaut. Aufgrund zweier Effekte kann das Erdreich bzw. die Umwelt jedoch bei zu starker Eisbildung negativ beeinflusst werden. Expansion des Wassers beim Gefrieren Das in den Poren des Erdreichs befindliche Wasser vergrößert sein Volumen beim Gefrieren. Sind nur relativ wenig Poren mit Wasser gefüllt, hat die Eisbildung keine bemerkenswerten Auswirkungen, da sich dann das Eis in die benachbarten, mit Luft gefüllten Poren, ausdehnen kann. Bei hohem Wassergehalt entstehen jedoch Spannungen mit verschiedenen Folgen. Das Wasser in Kollektornähe gefriert zuerst und dehnt sich

Entstehung eines Bodenplattenkollektor

dabei aus. Durch die Expansion wird das um das Kollektorrohr befindliche Erdreich nach außen gedrückt. Vor allem lehmige Böden bleiben auch, nachdem das Eis im Frühjahr wieder geschmolzen ist, in dieser Form. Der thermische Kontakt vom Kollektorrohr zum Erdreich ist dadurch unterbrochen. Erst durch verstärkte Niederschläge kann der Zwischenraum wieder umspült werden. Wasserschäden im Frühjahr Wenn die Eisradien um die einzelnen Kollektorrohre zusammenwachsen, ist der vertikale Feuchtigkeitstransport unterbrochen. Das sich im Frühjahr bildende Schmelzwasser und die wieder stärker werdenden Niederschläge können dann nicht versickern. Es entsteht Matsch an der Erdoberfläche. Vor allem an steilen Hängen können durchgängige Eisschichten unter wassergesättigtem Boden auch zu Erdrutschen führen. Bei einer Geländesteigung bis zu 15 % kann der Horizontalkollektor jedoch bedenkenlos parallel zur Erdoberfläche installiert werden. Es ist also zu beachten, dass evtl. zusammengewachsene Eisradien im Frühjahr rechtzeitig wieder soweit

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zurück tauen, damit das Wasser zumindest in den Zwischenräumen hindurch sickern kann. Da der jährliche Temperaturverlauf und der Beginn der Vegetation im Frühjahr regional sehr unterschiedlich sind, ist es nicht zweckmäßig, hierfür ein festes Grenzdatum festzulegen. Stattdessen wird der Zeitpunkt als zweckmäßig angesehen, wenn die über zwei bis vier Tage gemittelte Umgebungstemperatur eine Grenztemperatur von 12,0 °C erreicht. Dieser Zeitpunkt liegt in der Regel zwischen Mitte April und Mitte Mai. Bis dahin sollen die Eisradien soweit zurückgetaut sein, dass sie sich nicht mehr berühren. Das versickernde Wasser beschleunigt danach das weitere Abtauen. Der Effekt der Wasserschäden ist besonders hoch bei gut gesättigten sandigen Böden nahe am Grundwasserspiegel, da bei diesen normalerweise das Wasser sehr gut versickern kann und die Eisschicht den natürlichen Abfluss behindern würde. In tonigen Böden versickert das Wasser auch im ungefrorenen Zustand nur langsam, weshalb eine geschlossene Eisschicht den natürlichen Abfluss weniger beeinflusst. Bei konsequenter Auslegung des Horizontalkollektors nach VDI 4640 sind Umweltbeeinflussungen nicht zu erwarten.

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Auslegung von Horizontalkollektoren Die Dimensionierung von Horizontalkollektoren hängt neben der Bodeneigenschaften und den klimatischen Bedingungen von der jährlichen Betriebsstundenzahl der Wärmepumpenanlage ab. In der Regel wird von einer maximalen Betriebsstundenzahl von 1800 h ausgegangen. Die erforderliche Kollektorfläche bei Horizontalkollektoren richtet sich nach der spezifischen Entzugsleistung qE des Bodens und der Kälteleistung QO der Sole/Wasser-Wärmepumpe. Amin =

QO qE

[m²]

Die Kälteleistung entspricht dem aus der Umgebung entzogenen Leistungsanteil der Wärmepumpe und stellt die Differenz der Heizleistung QH und der elektrischen Leistungsaufnahme Pel dar. QO = QH – Pel

[W]

Die notwendige Kollektorrohrlänge LK wird aus der erforderlichen Kollektorfläche AK und dem Abstand s der Kollektorrohre ermittelt. LK =

Amin s

[m]

Verkleinert man den Rohrabstand bei gleicher Entzugsleistung, besteht prinzipiell die Gefahr der Matschbildung im Frühjahr. Die Eisradien um die Rohre würden dann nicht rechtzeitig zurücktauen, um Freiräume zur Versickerung der Niederschläge frei zu machen. Vergrößert man den Rohrabstand, sinkt

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die Soletemperatur für den gleichen Wärmeentzug weiter ab. Im Spitzenlastfall würde die Solerücklauftemperatur dann -5°C unterschreiten, was zum Abschalten der Wärmepumpe führen kann. Eine Abweichung vom Rohrabstand um mehr als 5 cm erfordert daher stets eine Verringerung der flächenspezifischen Entzugsleistung. Berechnungsbeispiel Wärmepumpe (Daten Hersteller) - Heizleistung QH = 8,9 KW - Elektische Leistungsaufnahme Pel = 1,98 KW ➔ Kälteleistung QO = 6,92 KW Horizontalkollektor (Daten nach VDI 4640) - Jahresnutzungsdauer 1800 h - Entzugsleistung qE = 25 W - Verlegeabstand s = 0,8 m ➔ Kollektorfläche Amin = 277 m² ➔ LK = 346 m Auslegung Horizontalkollektor ➔ 4 Heizkreise à 100 m ➔ Tatsächlicher Verlegeabstand = 0,69 m Bei der Dimensionierung der Kollektorrohre ist auf geringe Druckverluste – wichtig erhöhte Zähigkeit der Sole gegenüber Medium Wasser – zu achten, da die Pumpenleistung die Jahresarbeitszahl β der Wärmepumpenanlage verringert.

Der Gesamtleistungsbedarf QWP beinhaltet den Leistungsbedarf des Gebäudes QG und zur Brauch- bzw. Warmwasserbereitung Qww unter Berücksichtigung einer Sperrzeit Z. QWP = (QG + QWW) · Z

[W]

Wird bei der Wahl der Wärmepumpe auf ein Modell mit geringerer Heizleistung bzw. kleineren Kollektorfläche zurückgegriffen, so erhöhen sich die Betriebsstunden der Wärmepumpe. Dies bedeutet, der Kollektor wird mehr belastet bzw. eine größere Entzugsarbeit entsteht. Zur Kompensation der Betriebsstundenerhöhung muss dann die Kollektorfläche vergrößert werden und ein erhöhter Stromverbrauch ist die Folge. Eine sorgfältige Planung und Dimensionierung von Horizontalkollektoren ist unabdingbar. Unterdimensionierungen sind zu vermeiden; sie führen zum Absinken der Soletemperaturen und somit zu schlechten Jahresarbeitszahlen. Unterdimensionierung kann zu dauerhaft absinkenden Wärmequellentemperaturen führen; im Extremfall wird die Einsatzgrenze der Wärmepumpe unterschritten.

Bei der monovalenten Auslegung der Sole/Wasser-Wärmepumpe muss die Wärmequelle auf den Leistungsbedarf des Gebäudes QG und nicht auf den der Wärmepumpe ausgelegt werden.

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Verlegung und Installation Erdarbeiten stellen einen erheblichen Kostenfaktor von Horizontalkollektoren dar. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit das Erdreich flächig abzutragen oder die Rohrschlaufen in Gräben zu verlegen oder grabenlose Bauweisen anzuwenden. Bei der Grabenbauweise wird zunächst ein Graben mit einem relativ kleinen Bagger und einer Schaufelbreite, die ungefähr dem Rohrabstand entspricht, ausgehoben. In diesem Graben wird dann eine Rohrschlaufe verlegt. Wird nun der zweite Graben für eine weitere Rohrschlaufe daneben ausgehoben, kann mit dem Aushub direkt der erste Rohrgraben verfüllt werden. Beim Verfüllen ist darauf zu achten, dass man das Erdreich wieder so gut wie möglich verdichtet. Denn lockeres Material vermindert die Kapillarwirkung, was wiederum einen niedrigeren Was-

Tichelmannverlegung mit Ausführung der Heizkreise als Rohrschlaufen

sergehalt und dadurch schlechtere thermische Eigenschaften zur Folge hat. Die Verlegung in Gräben ist allerdings nur bei Rohrabständen größer 40 cm sinnvoll. Bei kleineren Abständen gibt es meist keine Alternative zum flächigen Abtragen. Der wesentliche Nachteil ist hierbei, dass die doppelte Menge an Erdreich bewegt werden muss, da die bei einer Grabenverlegung natürlich belassenen Stege zwischen den Gräben wegfallen. Darüber hinaus benötigt man eine freie Fläche, an der man den gesamten Aushub zwischenlagern kann. Der Transport des Aushubs zur Freifläche und von dort wieder zurück in das Kollektorfeld sind zudem zusätzliche Arbeitsschritte, die bei einer Grabenverlegung in dieser Form nicht anfallen würden. Die grabenlose Verlegung ist die effizienteste Variante, allerdings muss

Verlegeart Heizkreis als Schnecke

hierfür das entsprechende Equipement zur Verfügung stehen. Alle Rohrschlaufen der im Erdreich verlegten Horizontalkollektoren sollten von gleicher Länge sein und können nach dem Tichelmannprinzip über Vor- und Rücklaufverteiler mit Sammelleitungen an eine Wärmepumpe angeschlossen werden. Bei der Verlegung im Tichelmannprinzip wird die benötigte Rohrlänge für die entsprechende Entzugsleistung in parallel geschaltete Rohrschlaufen aufgeteilt. In Bezug auf den Druckverlust ist somit der Volumenstrom der einzelnen Rohrschlaufen, die Rohrlängen und Rohrdurchmesser zu beachten. Die einzelnen Kollektorkreise können als Rohrschlaufen (Bild Tichelmannverlegung), Schnecke oder Doppelmäander ausgeführt werden.

Verlegeart Heizkreis als Doppelmäander Mögliche Verlegevarianten

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29


Auf der Baustelle hergestellte, im Betrieb nicht zugängliche Rohrverbindungen sind durch wartungsfreie Verbindungstechnik z.B. Uponor Quick & Easy oder Heizwendelformteile herzustellen.

Wärmeträgermedien für Kollektorleitungen sind grundsätzlich so zu wählen, dass im Fall einer Leckage eine Grundwasser- und Bodenverschmutzung vermieden oder möglichst gering gehalten wird. Es sind Substanzen zu wählen, die möglichst ungiftig oder bei organischen

Für die Befüllung sind an geeigneter Stelle entsprechende Füll- und Entleereinrichtungen vorzusehen. Um eine Überfüllung zu vermeiden, ist die Wärmepumpenanlage mit einem entsprechenden Sicherheitsventil auszuführen. Die Sole muss vor dem Füllen der Wärmepumpenanlage angemischt werden, um eine ausreichende Durchmischung und somit die Gefahr des punktuellen Einfrierens zu vermeiden. Die Anteile an Glykol liegen im Regelfall bei 25 – 30 %. Dadurch sind die Druckverluste der Kollektorrohre um 1,5 – 1,7 größer; dies ist bei der Pumpendimensionierung entsprechend zu beachten. Die Druckprüfung hat nach EN 805 zu erfolgen. Wichtig Das Frostschutzmittel und das Wasser müssen in einem ausreichend großen Behälter vermischt werden, bevor der Horizontalkollektor mit dem Gemisch befüllt wird!

Hauptverfüllung einschl. Straßenkonstruktion

Versorgungsleitung

Trassenwarnband 30 - 40 cm über Rohr

120 - 150 cm

Die Versiegelung der Kollektorflächen ist zu vermeiden. Bei der Verlegung eines Erdkollektor unter der Bodenplatte eines Gebäudes ist die Funktionsweise des Kollektors bzw. des umgebenden Erdreichs als Energiespeicher zu sehen, d.h. eine langfristige Betriebsführung ist nur bei ganzjährigen gleichem Wärmeentzug und Wärmeeintrag (Heizund Kühlfunktion) sichergestellt, da eine Regeneration des Erdreichs durch oberflächigen Energiezufluss ausgeschlossen ist.

Horizontalkollektoren sollten nach Möglichkeit in einer Tiefe von mindestens 1,2 m bis maximal 1,5 m verlegt werden, um eine optimale Regeneration des Erdreiches ohne Gefahr der natürlichen Unterschreitung des Gefrierpunktes zu gewährleisten. Zusätzlich wird die Wärmepumpenanlage mit Sole – in der Regel einem Gemisch aus Wasser und Glykol (Wärmeträgermedium) befüllt , um ein Einfrieren des Kollektors und des Verdampfers zu vermeiden.

Substanzen biologisch abbaubar sind – VDI 4640.

min. 70 cm

Betriebssicherheit Die Verlegung der gleichlangen Rohrschlaufen hat mit minimaler Steigung zum Verteiler zu erfolgen, damit eine Entlüftung des Horizontalkollektors ermöglicht wird. Alle Verteiler und Armaturen sollten außerhalb der Gebäude regenwassergeschützt in zugänglichen Schächten installiert werden. Die Rohrschlaufen sollten zudem an den Verteilern durch Kugelhähne eine Absperrmöglichkeit aufweisen. Die Kollektorrohre sind spannungsfrei an die Verteiler anzuschließen.

Alle Kollektorrohre im Bereich der Mauerdurchführung sowie alle im Haus installierten soleführende Rohre müssen nach DIN 4140-2 kältetechnisch (wasserdampfdiffusionsdichte Dämmung) gedämmt werden, um Kondenswasserbildung zu vermeiden.

Bettung: PE-Xa kein Sandbett notwendig PE100 ca. 30 cm Sand

Die Rohrschlaufen sollen aufgrund der Druckverluste nach VDI 4640 in der Regel eine maximale Länge von 100 m und deren Sammel- und Verteilleitung von 30 m zur Wärmepumpe nicht überschreiten. Ist die Verlegung gleichlanger Rohrschlaufen nicht gegeben, so hat ein hydraulischer Abgleich mit Einregulierventilen zur Wahrung gleicher Druckverluste je Rohrregister stattzufinden.

50 – 80 cm Rohrabstand (1,2 - 1,5 m bei da 40 mm) Bettung des Horizontalkollektors nach VDI 4640

30

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In Abhängigkeit von der eingesetzten Rohrart sind die Rohrschlaufen in einem entsprechendem Sandbett zu verlegen. Einzig bei Uponor PE-Xa Rohren kann durch seine Beständigkeit gegen langsames und schnelles Risswachstum auf diese Sandbettung verzichtet werden. Der Abstand der Kollektorrohre bei Horizontalkollektoren ist so zu wählen, dass ein Zusammenwachsen der sich um die Kollektorrohre bildenden Eisradien vermieden wird. Diese liegen in der Regel zwischen 0,5 m und 0,8 m (1,2 – 1,5 m bei da 40 mm).

Bei Horizontalkollektoren sollte der Abstand zu anderen Versorgungsleitungen (Gas, Wasser, Wärme, Strom etc.), Gebäuden, Verkehrsflächen, Nachbargründstücken und Schwimmbädern mindestens 0,7 m

betragen. Die Fixierung der Rohrschlaufen in Bezug auf Höhenlage und Rohrabstand kann mittels Erdnägeln oder durch Aufknüpfen der Rohre auf Bewehrungsmatten erfolgen.

Wasservolumen pro Rohrdimension für Horizontalkollektoren PE-Xa Rohrdimension [mm]

Innendurchmesser [mm]

Wasservolumen [l/m]

25 x 2,3 32 x 2,9 40 x 3,7

20,4 26,2 32,6

0,327 0,539 0,835

Rechtliche Grundlagen Für Horizontalkollektoren können länderspezifische Genehmigungen der zuständigen Behörden notwendig sein. VDI 4640 und Wasserhaushaltsgesetz (D), SIA 384/6 und BAFU-Vollzugsrichtlinie (CH), österreichische Wasserrechtsgesetz, Gewerbeordnung und Bauordnung (A) sind zu beachten.

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31


Uponor Lieferprogramm Horizontalkollektoren Uponor Geothermie PE-Xa Rohr, SDR11, 12,5 bar Vernetztes Polyethylenrohr nach Verfahren Engel (PE-Xa). Gefertigt nach DIN 16892/16893. Einsetzbar als Kollektorrohr für Horizontalkollektoren, Energiepfähle und Anbindesysteme. Naturfarbend mit schwarzer PE Außenschicht, mit weißer Kennzeichnung, 2 Jahre UV stabilisiert. Anwendungstemperaturen: -50 °C bis 95 °C. Eignung als einzige Rohrart nach DVGW Regelwerk W400-2 für die sandbettfreie Verlegung. Zugelassen für das Heizwendelschweißen. Art-Nr.

d [mm]

s [mm]

1058045

20

2

L [m]

1058044

20

2

50

1058043

20

2

200

1058042

20

2

100

1058046

25

2,3

1058047

25

2,3

50

1058048

25

2,3

100

1058049

25

2,3

200

1058054

32

2,9

1058055

32

2,9

50

1058056

32

2,9

100

1058057

32

2,9

150

1058058

32

2,9

200

1058059

40

3,7

1058060

40

3,7

50

1058061

40

3,7

100

1058062

40

3,7

200

Kurztext

LE

Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 20 SDR11, 20x2,0mm, Fixlänge Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 20 SDR11, 20x2,0mm, 50m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 20 SDR11, 20x2,0mm, 200m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 20 SDR11, 20x2,0mm, 100m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 25 SDR11, 25x2,3mm, Fixlänge Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 25 SDR11, 25x2,3mm, 50m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 25 SDR11, 25x2,3mm, 100m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 25 SDR11, 25x2,3mm, 200m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 32 SDR11, 32x2,9mm, Fixlänge Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 32 SDR11, 32x2,9mm, 50m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 32 SDR11, 32x2,9mm, 100m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 32 SDR11, 32x2,9mm, 150m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 32 SDR11, 32x2,9mm, 200m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 40 SDR11, 40x3,7mm, Fixlänge Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 40 SDR11, 40x3,7mm, 50m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 40 SDR11, 40X3,7mm, 100m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 40 SDR11, 40x3,7mm, 200m Ring

VE

ME

RG

-

m

T1

50

m

T1

200

m

T1

100

m

T1

-

m

T1

50

m

T1

100

m

T1

200

m

T1

-

m

T1

50

m

T1

100

m

T1

150

m

T1

200

m

T1

-

m

T1

50

m

T1

100

m

T1

200

m

T1

Uponor Verteiler und Zubehör Uponor Industrieverteiler 25-G 1½ Als Verteiler / Sammler für Industrieflächenheizung und Schnee und Eisfreihaltung, bestehend aus: - Vorlauf-Einzelsegment, mit Feinstregulierventil inkl. Handrad und Einstellring zur werkzeuglosen Ventil-Voreinstellung, Anzeige des Einstellwertes, Aufnahmefeld für Uponor Bezeichnungsschild, Heizkreisabgang 25x2,3 mit Klemmringverschraubung. - Rücklauf-Einzelsegment mir Rücklaufventil mit Bauschutzkappe, Uponor Thermoantriebe direkt auf das Rücklaufventil adaptierbar, Heizkreisabgang 25x2,3 mit Klemmringverschraubung. Heizkreisabstand: 100 mm Werkstoff: glasfaserv. Polyamid max. Betriebstemperatur: 60 °C max. Betriebsdruck: 6 bar Beliebig kombinierbar bis max. 20 Kreise.

Anzahl benötigte Halter

32

Heizkreise

2-5

6-9

10-14

15-19

20

Benötigte Halter

2

3

4

5

6

Art-Nr.

Kurztext

1045813

Uponor Industrieverteiler 25-G 1½ mit Klemmringverschraubung

LE

VE

ME

1

Set B7

RG

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2


Uponor Verteiler und Zubehör

150

55

zur Befestigung des Uponor Industrieverteiler, bestehend aus: 2 St. Wandhalter kurz 2 St. Wandhalter lang 2 St. FE-Hahn Messing 2 St. Thermometer 0 - 60°C 1 St. Manometer mit Montageventil 2 St. Endkappe 2 St. Kreuzstück mit Übergangsverschaubung G 1½ flachdichtend, Anschluß für FE Hahn, Thermometer und Manomerter 1 St. Zubehörbeutel: - 8x Spannplattenschraube 6x60mm - 8x Kunststoffdübel 8x40mm - 2x Flachdichtung 44x32x2

>200

>370

110

G1 1/2

Uponor Industrieverteiler Basic Kit

100

166

Art-Nr.

Kurztext

1045815

Uponor Industrieverteiler Basic Kit

LE

VE

ME

1

Set B7

RG

Hinweis: In Kombination mit dem Geothermieverteiler anzuwenden.

Uponor Industrieverteiler Halter Kit zur Befestigung des Uponor Industreiverteiler, bestehend aus: 2 St. Wandhalter kurz 2 St. Wandhalter lang 1 St. Zubehörbeutel: - 8x Spannplattenschraube 6x60mm - 8x Kunststoffdübel 8x40mm Art-Nr.

Kurztext

1045816

Uponor Industrieverteiler Halter Kit

LE

VE

ME

1

Set B7

RG

Uponor Industrieverteiler Durchflussmesser zur Ablesung der voreingestellten Wassermenge mit integriertem Feinstregulierventil und Einstellring zur werkzeuglosen Ventil-Voreinstellung mit Anzeige des Einstellwertes sowie Handrad zur Absperrung. Anstelle der Feinstregulierventile im Uponor Industrieverteiler werden die Uponor Industrieverteiler Durchflussmesser gesetzt. Anzeigenbereich: 4- 20 l/min Werkstoff: glasfaserv. Polyamid Art-Nr.

Kurztext

1030134

Uponor Industrievert. Durchflussmesser 4-20 l/min für den Uponor Industrievert.

LE

VE

ME

1

St. B7

RG

Hinweis : Das Uponor Industrieverteiler Basic Kit, das Uponor Industrieverteiler Halter Kit sowie der Uponor Industrieverteiler Durchflußmesser werden auch für den Uponor Geothermie Verteiler verwendet.

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33


Uponor Verteiler und Zubehör Uponor Geothermie Verteiler Uponor Geothermie Verteiler Segmente G 1 ½"" zur Anwendung mit Uponor Geothermie PE-Xa Rohr. In Kombination mit Uponor Industrieverteiler Basic Kit und Uponor Bajonettverschraubung. Optional: Uponor Durchflussmesser und / oder Uponor Halter Set Vor- und Rücklauf Einzelsegmente max. Betriebstemperatur: 60 °C max. 20 Kollektorkreise; in Abhängigkeit vom max. Durchflussvolumen

Anzahl notwendiger Halter pro Kollektorkreise: Heizkreise

2-5

6-9

10-14

15-19

20

Benötigte Halter

2

3

4

5

6

Art-Nr.

Kurztext

1058340

Uponor Geothermie Verteiler 1 ½" Einzelsegment 1 ½", 14 m³/h

LE

VE

ME

1

Set T3

RG

Uponor Bajonettverschraubung Bestehend aus: 2 Uponor Bajonett Messing Verschraubungen, 2 Klammern zur Fixierung des Bajonetts, 2 Klemmhülsen zur Aufnahme Uponor Geothermie PE-Xa Rohr

Art-Nr.

da [mm]

Kurztext

1058341

32

1058342

40

Uponor Bajonettverschraubung Bajonettverschraubung 32 Uponor Bajonettverschraubung Bajonettverschraubung 40

LE

VE

ME

1

Set T3

RG

1

Set T3

Uponor Systemkomponenten Uponor Geothermie Trassenwarnband zur Kenntlichmachung von im Erdreich verlegten Rohrleitungen. Reißfestes weißes Kunststoffband mit blauem Uponor Aufdruck.

Art-Nr.

L [m]

Kurztext

1058343

250

Uponor Geothermie Trassenwarnband 250 m

LE

VE

ME

1

St. T3

RG

Uponor Geothermie Erdnägel für Uponor Geothermie PE-Xa Rohraußendurchmesser 20 - 40 mm

34

Art-Nr.

Kurztext

1058344

Uponor Geothermie Erdnägel 25 - 40 mm

LE

VE

ME

100

St. T3

RG

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Uponor Systemkomponenten Uponor Industrie-Rohrbinder zur Befestigung von Uponor PE-Xa Rohren nach Verfahren Engel auf bauseitige Mattenbewehrung oder Trägermatten Werkstoff: Polyamid Art-Nr.

b [mm]

l [mm]

Kurztext

LE

1005287

5

200

13000 100

St. B7

1005372

7

280

Uponor Industrie-Rohrbinder L200 zur Rohrmontage auf Trägermatte Uponor Industrie-Rohrbinder L280 zur Rohrmontage auf Trägermatte

VE

ME

RG

100

St. B7

Uponor Drillgerät f. Trägerelement zur stabilen Verbindung der Trägerelemente mittels Mattenbinder

Art-Nr.

Kurztext

1006243

Uponor Drillgerät f. Mattenbinder zur Verbindung der Trägerelemente

LE

VE

ME

1

St. NET

RG

Uponor Classic Trägerelement zur stabilen Aufnahme von Rohrhaltern und normgerechten Montage von Flächenheizungsrohren. Werkstoff: Stahl, grundiert

l r

r

D

b

Art-Nr.

l [mm]

b [mm]

d [mm]

r [mm]

A [m²]

Kurztext

LE

VE

ME

1005087

2100

1200

3

150

2,5

Uponor Classic Trägerelement 15cm Raster Vz 15 u. 30, grundiert

625

25

m² M5

RG

Frostschutzmittel Frostschutzmittel

Art-Nr.

V [l]

Kurztext

1047090

25

1047089

25

Uponor Propylene Glykol Konzentrat 25 l Uponor Ethylen Glykol Konzentrat 25 l

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LE

VE

ME

1

St. T3

RG

1

St. T3

35


Erdwärmekörbe System/Einsatzbereich Ihr Plus Wirtschaftlich und ernergetisch effektive Form der Geothermie Ideale Lösung für Ein- und Mehrfamilienhäuser sowie kleine Gewerbe- und Industrieanwendungen Geringe Grundfläche bei gleichzeitig großer Nutzung des Erdreichvolumens Gleichmäßiger Wärmeentzug Geringe Einbautiefe ohne Effekt auf den Wasserhaushalt

Hinweis: Die Kombination von Erdwärmekörben mit der Uponor EPG6 Kühlstation ergibt eine ideale Free Cooling-Lösung. Schematische Darstellung Erdwärmekorbanlage

Der Erdwärmekorb stellt eine Sonderbauform der horizontalen Erdwärmekollektoren dar. Erdwärmekörbe kommen zum Einsatz, wenn Tiefenbohrungen oder -gründungen aus wasserrechtlicher Rahmenbedingungen bzw. aus hydrologischen Gründen nicht möglich sind oder die zur Verfügung stehende Freifläche zu gering ist. Der Erdwärmekorb stellt eine wirtschaftliche und energetisch höchst effektive Alternative im Bereich der oberflächennahen Geothermie dar. Die Uponor Erdwärmekörbe sind die ideale Lösung für Ein- und Mehrfamilienhäuser sowie kleinere Gewerbe- und Industrieanwendungen.

36

Anwendungsbeschreibung Eine im Heizbetrieb zirkulierende Sole (Wasser-Glykolgemisch) im Erdwärmekorb extrahiert Wärme aus dem Erdreich. Mit Hilfe einer Wärmepumpe wird diese dann auf die gewünschte Heizungstemperatur angehoben. In den warmen Sommermonaten können die kühlen Erdreichtemperaturen zur passiven Kühlung, auch Free Cooling genannt, genutzt werden. Hierbei läuft in der Regel nur die Soleumwälzpumpe der Wärmepumpe. Der Energieverbrauch beschränkt sich daher während der Kühlphase auf ein Minimum und ist somit deutlich kostengünstiger als herkömmliche Kühlvarianten.

Voraussetzung ist allerdings ein Flächenheiz- bzw. -kühlsystem. Die gezielte Wechselbelastung des Untergrunds durch Heizen und Kühlen schafft eine Energiebalance im Untergrund und gewährleistet somit eine langlebige Energiequelle. Die Uponor Erdwärmekörbe sind für den Einsatz in einer Tiefe von 1 bis 4 Metern ausgelegt. Erdwärmekörbe werden oberflächennah eingebaut und befinden sich in einer Tiefe, in der saisonale Temperaturschwankungen vorhanden sind. Die Erdreichtemperatur wird daher zu 100% von der Witterung beeinflusst. Saisonale Schwankungen sind bis in eine Tiefe von ca. 20 m (regionale Unterschiede), Tagesschwankungen bis ca. 1 m messbar. Ebenfalls ist

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eine deutliche Phasenverschiebung zwischen Luft- und Erdreichtemperatur zu erkennen. Im November herrscht die höchste und im Mai die niedrigste Erdreichtemperatur, gegensätzlich zu den Außentemperaturen. Ursache hierfür ist die Tatsache, dass das Erdreich einerseits ein schlechter Wärmeleiter ist und andererseits eine große Wärmebzw. Speicherkapazität besitzt.

In den Einbautiefen des Uponor Erdwärmekorbes herrscht eine relativ konstante Temperatur über das ganze Jahr im Bereich zwischen ca. 7 und 13 °C. Die runde und nach unten hin konisch zulaufende Bauform des Uponor Erdwärmekorbes, ermöglicht trotz einer relativ geringen Grundfläche, die Nutzung eines großen Erdreichvolumens.

Folglich hieraus bleibt die Sonnenwärme (solare Strahlung), die im Frühsommer in den ersten Metern der Erdoberfläche eindringt, für mehrere Monate gespeichert. Die Erdreichtemperatur nimmt langsamer ab als die Lufttemperatur. Zu Beginn der Heizperiode sind die höchsten Temperaturen im Erdreich zu verzeichnen; die niedrigsten zu Beginn der Kühlperiode.

Temperatur (Erdoberfläche) [°C] 0

5

10

15

20

0 Uponor Erdwärmekörbe

Einbautiefe: 1 bis 4 m

Tiefe im Boden [m]

5

10

15

Das große Erdreichvolumen sowie der gleichmäßige Wärmeentzug verhindern somit ein vorzeitiges Einfrieren der direkten Umgebung. Im extremen Überlastungsfall besteht lediglich die Möglichkeit, dass beim Erdwärmekorb eine seitliche Eisausbildung entsteht. Beim Zurückfahren der Belastung wird sich diese jedoch wieder zurückbilden. Da die Entzugstemperaturen nahezu konstant sind, ist dies eine ideale Energiequelle für die Wärmepumpe. Die Effizienz der Wärmepumpe wird somit deutlich gesteigert. Der bevorzugte Einsatz liegt im Leistungsbereich bis ca. 30 kW.

20 0

5

10

15

20

Temperatur (Tiefe) [°C] Im Mittel steigt die Bodentemperatur ca. alle 33 m um 1 °C 1. Februar

1. Mai

1. November

Definierte Kollektorrohrabstände beim Uponor Erdwärmekorb

1. August

Oberflächennahe Installation des Uponor Erdwärmekorbes

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37


Anwendungsgrenzen Durch die großvolumige konische Form der Uponor Erdwärmekörbe wird eine vergrößerte Oberfläche zur Aufnahme von Erdwärme geschaffen und das Inhaltsvolumen für das Wärmeträgermedium, die Sole, maximiert. Dadurch kann dem Erdreich die Wärmeenergie gleichmäßiger entzogen werden. Die sogenannte Durchfrostungsgefahr wird vermieden, da der Wärmeentzug unterhalb der Frostgrenze in Tiefen zwischen 1 bis 5 m stattfindet. Eine Beeinflussung der ökologischen Mikroorganismen im

Bodenbereich wird somit vermieden. Die gärtnerische Nutzung der Fläche über den verbauten Uponor Erdwärmekörben bleibt ohne Einflüsse möglich, sollte aber nicht versiegelt werden. Die natürliche Regeneration des genutzten Bodens ist durch regelmäßige Sonneneinstrahlung und Feuchtung des Erdreichs durch Regen und Schneeschmelze gegeben. Die geringe Einbautiefe verhindert eine Veränderung des Wasserhaushaltes. Die kompakte Produktgröße des Uponor Erdwärme-

korbes erfordert für das gesamte Erdwärmekorbfeld bis zu 60 Prozent weniger Platzbedarf als ein vergleichbarer Horizontaler Erdwärmekollektor. Szenarien wie ungleichmäßige Hebung des Erdreichs, durch massive Eisringbildung bei zu kleiner Dimensionierung oder Bildung einer Eisplatte unter der Erdoberfläche, was ein Nichtversickern von Regenwasser und Schmelzwasser zur Folge hat, entstehen beim Erdwärmekorb in der Regel nicht.

Physikalische Eigenschaften der charakteristischen Bodentypen

Wassergehalt Wärmeleitfähigkeit Spezifische Wärmekapazität Dichte

Einheit

Sand

Lehm

Schluff

Sandiger Ton

% Vol. W/mK J/kg K kg/m³

9,3 1,22 805 1512

28,2 1,54 1229 1816

38,1 1,49 1345 1821

36,4 1,76 1324 1820 Quelle VDI 4640

In der obenstehenden Tabelle wird zwischen Sand, Lehm, Schluff und sandigen Ton unterschieden, was das breite Spektrum der in der Natur vorkommenden Böden gut widerspiegelt. Als Sand ist hierbei lockerer, deutlich aus einzelnen Körnern (> 50 mm) bestehender Boden gemeint. Bei diesem Bodentyp ist die Kapillarwirkung äußerst gering und die hydraulische Leitfähigkeit groß. Niederschlagswasser versickert dadurch schnell in tiefere Erdschichten, was oberhalb vom Grundwasser zu einem niedrigen volumetrischen Wassergehalt unter 10 % führt.

38

Lehm besteht im Wesentlichen aus einer Mischung aus Sand und Schluff. Schluff stellt dabei einen Boden mit mittelfeiner Körnung (zwischen 2 mm und 50 mm) dar. Diese bindigen Bodentypen haben in der Regel volumetrische Wassergehalte zwischen 20 und 40 % und sind daher für Erdwärmekörbe deutlich besser geeignet als Sand. In sandigem Ton, bei dem die größte Fraktion aus sehr feinen Körnern (< 2 mm) besteht, ist die Kapillarwirkung noch größer, was zu volumetrischen Wassergehalten über 30 % führt.

Die genauen physikalischen Eigenschaften weichen von Ort zu Ort ab, was unter anderem an den unterschiedlichen Niederschlagsmengen liegt. In der nachfolgenden Tabelle sind die Mittelwerte der physikalischen Eigenschaften der einzelnen Bodentypen dargestellt. Innerhalb Europas sind die klimatischen Unterschiede so groß, dass es nicht sinnvoll ist, Horizontalkollektoren überall entsprechend den gleichen Regeln auszulegen. In den warmen Klimazonen ist eine höhere flächenspezifische Entzugsleistung möglich, ohne mit Schäden an der Anlage oder Umwelt rechnen zu müssen.

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Die Vorteile der Uponor Erdwärmekörbe sind:

Keine Beeinträchtigung des Grundwassers Keine Durchfrostungsgefahr , keine Beeinflussung der gärtnerischen Flächennutzung, keine Beeinflussung der Kapillarwirkung des Bodens Schnelle Regeneration des Erdreichs durch Sonne, Regen und Schneeschmelze Passive Kühlung

Geringer Platzbedarf, 50 – 60 % geringer als bei horizontalen Erdwärmekollektoren Installation auf schwer zugänglichen Grundstücken möglich, bei denen schweres Bohrgerät nicht eingesetzt werden kann Schnelle Installation Wartungsfreies System

bzw. Systemtemperatur von enormer Wichtigkeit. Um eine höchstmögliche Effizienz des Systems sicherzustellen, sollte diese so niedrig wie möglich gewählt werden.

wärmekörbe ermittelt. Diese dienen als Hilfe zur Beurteilung und Eignung der Bodenverhältnisse. Die Bodenklasse 1-4 (DIN 18300) ist für die Installation eines Uponor Erdwärmekorbes geeignet. Ab Bodenklasse 5 nur mit Rückfrage des Herstellers.

Keine planungs- und kostenintensiven Bohrarbeiten Einfaches baurechtliches Genehmigungsverfahren (Anzeigepflicht, abhängig vom Land) Durch geringe Installationstiefe ist der Einsatz selbst in Wasserschutzgebieten möglich Auslegung von Erdwärmekörben Für die Auslegung einer Erdwärmekorbanlage müssen nachfolgende Aspekte berücksichtigt bzw. bekannt sein: Die Basis für die richtige Dimensionierung der Erdwärmekorbanlage ist die korrekte Ermittlung der Heizlast sowie die konkrete Bestimmung der Bodenart und Erdreichfeuchte. Auswahl Wärmenutzungssystem Für eine Erdwärmekorbanlage so wie auch für alle anderen geothermischen Anlagen ist die Wahl der jeweiligen Wärmenutzungssysteme

Als Faustformel gilt: 1 Kelvin höhere Vorlauftemperatur bedeutet ca. 2,5 % mehr Energiebedarf. Empfohlene Vorlauftemperatur bei Flächenheizsystemen: max. 35°C Aufgrund von Erfahrungswerten wurden nachstehende Anhaltswerte für die Auslegung der Uponor Erd-

Bei einem hohen Grundwasserstand und entsprechend schnellem Nachströmen des Grundwassers empfiehlt sich der Einsatz des Erdwärmekorbs Standard, da in diesem Fall die Grube nicht zu tief ausgebaggert werden muss.

Anhaltswert für die Auslegung eines Uponor Erdwärmekorbes Trockener, nicht bindiger Boden Bindiger, feuchter Boden Wassergesättigter Sand/Kies 500

600

700

800

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

1900

2000

Spezifische Entzugsleistung (Heizfall) pro Uponor Erdwärmekorb bei 1800 h/a [W/Korb] Anhaltswert für die Auslegung eines Uponor Erdwärmekorbes XL Trockener, nicht bindiger Boden Bindiger, feuchter Boden Wassergesättigter Sand/Kies 500

600

700

800

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

Spezifische Entzugsleistung (Heizfall) pro Uponor Erdwärmekorb XL bei 1800 h/a [W/Korb]

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39


Sollte auf der Baustelle der Boden nicht eindeutig klassifiziert werden können, ist das Erdreich durch einen Geologen zu bestimmen. Bei Betriebsarten > 1800 h muss die Anzahl der Uponor Erdwärmekörbe an die Bodenverhältnisse angeglichen werden. Die Auswahl der benötigten Wärmepumpe muss durch den Hersteller bzw. Fachhandwerker erfolgen. Dieser bestimmt anhand der Heizlast, der Systemtemperaturen, des

Anwendungszwecks und der Laufzeit das jeweilige Wärmepumpenmodel. Hieraus ergibt sich die Kältebzw. Entzugsleistung.

Die Berechnung der Anzahl der Uponor Erdwärmekörbe wird nun im folgenden Beispiel exemplarisch aufgezeigt:

Ermittelte Heizleistung * Entzugsleistung Bodeneigenschaft max. Entzugsleistung eines Uponor Erdwärmekorbes Benötigte Erdwärmekörbe Solevolumen Verteilergröße

Einfamilienhaus 6 kW 4 kW (laut WP-Hersteller) bindig, feuchter Boden 1,2 kW 4 336 l 2-fach

* inkl. Warmwasser und Sperrzeit des Energieversorgers, 1800 h Betriebsdauer

Die Druckverlustberechnung bezieht sich auf das vorangegangene Beispiel. Hierbei werden rein die Daten für Monoethylenglykol verwendet.

Dichte kg/m³ cp kJ/(kg · m) Viskosität Pa · s Massenstrom kg/s Max. Anzahl von Körben in Reihe Fließgeschwindigkeit m/s Rohrlänge PE-Xa 32 x 2,9 mm pro Korb inkl. Anbindeleitung in m Rohrlänge PE-Xa 32 x 2,9 mm bei Reihenschaltung von 2 Körben in m Druckverlust der Erdwärmekorbserienschaltung inkl. integrierter Anbindeleitung Druckverlust Uponor Geothermieverteiler 2-fach Gesamt Druckverlust inkl. Verteiler

40

Monoethylenglykol 29% 1051 3,72 0,00313 0,36 2 0,32 150 300 280 mbar 30 mbar 310 mbar

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Verlegung und Installation Im Grundstücks- bzw. Lageplan müssen die Eintragung von Bäumen, Leitungen (Wasser, Telefon, Abwasser usw.) berücksichtigt werden. Nur so können im Vorfeld evtl. Unwägbarkeiten geklärt und die genaue Anordnung der Erdwärmekörbe festgelegt werden. Uponor Erdwärmekörbe können in Reihe verbunden werden. Die Lage der einzelnen Erdwärmekörbe kann beliebig festgelegt werden.

kann der Erdwärmekorb mit scharfkantigem Auffüllmaterial in Kontakt kommen. Dies würde bei Verwendung von herkömmlichen Materialien z.B. PE100 zur Verletzung des

Rohrmaterials führen. Es muss ein Bodenaustausch mit Humus-Sandgemisch stattfinden. Durch Verwendung des Uponor PE-Xa Rohrs ist dies nicht notwendig.

Die Uponor Erdwärmekörbe dürfen nicht mit Baukörpern wie Garagen, Carports, Keller, Schwimmbäder oder Straßen überbaut werden, da sonst eine natürliche Regeneration nicht mehr möglich ist. Folgende Abstände sind einzuhalten: Der Abstand zu Fundamenten, Nachbargrundstücken, Verkehrsflächen, Schwimmbädern und Trinkwasser- bzw. Abwasserleitungen muss mindestens 1,5 bis 2 Meter betragen. Die idealen Erdwärmekorbmittenabstände wie auch die Platzbedarfe sind der Tabelle mit den technischen Daten zu entnehmen. Der Uponor Erdwärmekorb besteht aus 150 m, der Uponor Erdwärmekorb XL aus 200 m PE-Xa Rohr der Dimension 32x2,9 mm. Das spiralförmig angeordnete Rohr wird mittels vier geschäumten Polyurethanstützen fixiert. Die konisch zulaufende Form vergrößert die Oberfläche zur Aufnahme der Erdwärme und das Inhaltsvolumen für das Energietransportmedium. Das PE-Xa Rohr macht den Uponor Erdwärmekorb beständig gegenüber langsamem und schnellem Risswachstum. Besonders während des Wiederbefüllens der Erdwärmekorbgrube

Uponor Geothermie Erdwärmekorb PE-Xa

Technische Daten

Erdwärmekorb

Erdwärmekorb XL

Rohrmeter Durchmesser oben (a) Durchmesser unten (b) Höhe (c) Rohrabstände Korbvolumen Abstand Körbe Mitte-Mitte (d) Reiner Flächenbedarf bei Reihenanordnung/Korb Reiner Flächenbedarf bei Parallelanordnung/Korb Verschaltung Solevolumen Entzugsleistung (gewährleistet bei 1800 Volllaststunden pro Jahr) Fixierung Rohr Integrierte Anschlussleitung für Vorund Rücklauf

150 m 2,4 m 1,4 m 2,0 m 114 mm 6,1 m³ 6,0 m 15 – 20 m²

200 m 2,4 m 1,4 m 2,7 m 114 mm 8,1 m³ 7,0 20 – 25 m²

35 – 40 m²

35 – 40 m²

max. 2 in Reihe 84 ltr. 1,1 – 1,5 kW

Direkt einzeln am Verteiler 108 ltr. 1,6 – 2,0 kW

PU-Schaumleiste mit Fixierband 20 m 25 m

d

c

b a

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2

41


Für die Anbindung der Uponor Erdwärmekörbe sollte das „Tichelmannprinzip“ angewendet werden. Dieses besagt, dass bei gleichen Rohrlängen und gleichen Querschnitten auch identische Durchflussmengen und Strömungsverhältnisse herrschen. Es muss darauf geachtet werden, dass die Stranglängenunterschiede maximal 10 % betragen. In den Uponor Erdwärmekörben sind bereits 20 bzw. 25 m Vor- und Rücklauf-Anbindeleitung integriert. Sollte dies in Ausnahmefällen nicht genügen, kann mittels Uponor Quick & Easy Verbindungstechnik oder Heizwendelschweißfittings die Leitung verlängert werden. Es ist darauf zu achten, gleichmäßig lange Anbindeleitungen zu verlegen, um unterschiedliche Druckverhältnisse zu vermeiden. Sollte sich dies dennoch nicht vermeiden lassen, kann mit Hilfe der Flowmeter am Uponor Geothermieverteiler eine Einregulierung vorgenommen werden. Uponor Erdwärmekörbe werden in der Regel in einer Tiefe von 1 bis 4 Metern installiert. Die Einbauzeit beträgt ca. 1 Stunde pro kW Heizleistung, d.h. bei einem Einfamilienhaus mit 6 kW ist mit ca. 1 Arbeitstag zu kalkulieren. Die Anlieferung der Uponor Erdwärmekörbe erfolgt mit LKW auf die Baustelle. Durch das geringe Eigengewicht können diese nach

42

Einbringung Erdwärmekorb

dem Abladevorgang entweder an die Baustelle gerollt oder mit einem Bagger in Position gebracht werden. Für den Aushub sollte der Bagger je nach Projektumfang mindestens die Größe von 5 – 7,5 Tonnen haben. Falls es die Platzverhältnisse erlauben, sind größere Geräte zu bevorzugen. Idealerweise dann mit einem Zwei-Meter-Humuslöffel.

Das Wiederverfüllen der Erdwärmekorbgrube kann mit dem zuvor ausgehobenen Material getätigt werden. Es ist darauf zu achten, dass der Aushub bei der Wiederverfüllung der Erdwärmekorbgrube eingeschlämmt wird. Um Setzungen zu vermeiden kann nach den Wiederfüllen mit Verdichtungsequipement gearbeitet werden. Andernfalls sind Setzungen im Lauf der ersten zwei Jahre möglich.

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Der Einbau des Uponor Erdwärmekorbes sollte nach folgenden Schritten vorgenommen werden: 1. Aushubtätigkeit 2. Setzen des Uponor Erdwärmekorbes und Wiederverfüllung 3. Verteileranbindung 4. Druckprüfung 5. Anlagenbefüllung 6. Abnahme und Dokumentation der Erdwärmekorbanlage

bei 0,7 – 1,2 m unterhalb der Erdoberfläche. Folglich kann man von einer Aushubtiefe zwischen 3,2 – 3,7 m ausgehen. Nachfolgend wird ein Anbindegraben mit 1,2 Meter Tiefe vom ersten Aushub bis zum Verteiler gezogen.

legung im Anbindegraben wird hierdurch erleichtert. Um eine gleichmäßige hydraulische Anbindung der einzelnen Körbe am Verteiler zu gewährleisten, werden daher die Anschlussleitungen nicht gekürzt! Die nachfolgenden Bilder verdeutlichen dies nochmals.

Mit einem geeigneten Bagger wird zunächst für den ersten zu setzenden Uponor Erdwärmekorb und Erdwärmekorb XL ein ca. 2,5 x 2,5 m quadratischer Aushub vorgenommen. Die Aushubtiefe richtet nach der regionalen Frostgrenze. In den meisten Regionen liegt diese

Bevor der Erdwärmekorb in die Grube eingelassen werden kann, sollten einige zusätzlich vorbereitende Arbeitsgänge getätigt werden. Die im Erdwärmekorb integrierte Anbindeleitung muss aus dem Inneren des Erdwärmekorbes gezogen und mit Hilfe von Kabelbindern an den Rohrwindungen befestigt werden. Durch diesen Arbeitsschritt wird der „Drall“ aus der Anbindeleitung genommen. Die spätere Ver-

Lösen der Anbindeleitungen

Positionierung der Anbindeleitungen

Fixierung der Rücklaufleitung

Fixierung der Vorlaufleitung

Aushub der Einbaugrube

Einbringen des Erdwärmekorbes

Einschlämmen des Füllmaterials

Wiederverfüllung des Uponor Erdwärmekorbes PE-Xa

Fertig installierter und verdichteter Erdwärmekorb

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Nach den Aushubtätigkeiten wird der Erdwärmekorb mit Hilfe eines geeigneten Geräts (Bagger) in die Erdwärmekorbgrube eingelassen und mit dem vorher ausgehobenen Erdreich verfüllt. Wichtig hierbei ist die Einschlämmung mit ausreichend Wasser. Die übrigen Erdwärmekörbe werden nach dem gleichen Prinzip gesetzt.

43


Es ist darauf zu achten, dass die im Vorfeld geplanten Mindestabstände der Erdwärmekörbe untereinander eingehalten werden. Nachfolgend werden Verbindungsgräben zwischen jeweils zwei einzelnen Erdwärmekörben des Korbfeldes auf Niveau Oberkante Erdwärmekorb gezogen. Diese zwei Erdwärmekörbe werden anschließend in Reihe verbunden. Der Uponor Erdwärmekorb XL muss einzeln angebunden werden. Je nach Installationsvariante werden nun die einzelnen bereits am Erdwärmekorb integrierten Anbindeleitungen, die in Reihe zusammengeschlossenen Erdwärmekörbe oder die verlängerten Anbindeleitungen an den Uponor Geothermie Verteiler angeschlossen. Diese werden mittels Klemmringverschraubungen am Verteiler montiert. Je nach Volumenstrom der Erdwärmekorbanlage können die Anbindeleitungen unterschiedlich groß dimensioniert sein. Dies ist vorher zu berechnen. Die Hauseinführung sollte druckwasserdicht abgedichtet werden. Alternativ kann der Uponor Verteilerschacht zum Einsatz kommen. Die Druckprüfung ist nach EN 805 an jedem einzelnen Strang vorzunehmen.

schutzmitteln einem Mischungsverhältnis von 3:1. Die benötigte Solemenge für den Erdwärmekorb ist den technischen Daten zu entnehmen. Das Frostschutzmittel und das Wasser müssen in einem ausreichend großen Behälter vermischt werden, bevor der Uponor Erdwärmekorb mit dem Gemisch gefüllt wird!

zeichnet und nach Strangnummern gekennzeichnet wird. Diese Dokumentation dient der Zuordnungsmöglichkeit am Verteiler und dem behördlichen Nachweis. Der Verarbeiter ist für die Einhaltung aller gültigen Normen und Vorschriften verantwortlich. Eine Abnahme der Anlage hat zu erfolgen.

Nach Fertigstellung des Uponor Erdwärmekorbfeldes ist zu empfehlen, dass die tatsächliche Lage der Erdwärmekörbe im Lageplan einge-

Beispiel zum richtigen Mischungsverhältnis: Solevolumen

Wichtig Das Frostschutzmittel und das Wasser müssen in einem ausreichend großen Behälter vermischt werden, bevor der Uponor Erdwärmekorb mit dem Gemisch befüllt wird!

Uponor Erdwärmekorb 84 l

Solevolumen gesamt Mischungsver- 3:1 hältnis > Frostschutz- 21 l mittel > Wasser 64 l

Uponor Erdwärmekorb XL 108 l 3:1 27 l 81 l

Wasservolumen pro Rohrdimension PE-Xa Rohrdimension [mm]

Innendurchmesser [mm]

Wasservolumen [l/m]

32 x 2,9

26,2

0,539

Rechtliche Grundlagen Für alle Energiekorbanlagen sind die länderspezifischen Vorschriften wie die VDI 4640 und Wasserhaushaltsgesetz (D), SIA D 0190, SIA D 0179 und BAFU-Vollzugsrichtlinie (CH) österreichische Wasserrechtsgesetz, Gewerbeordnung und Bauordnung (A) zu beachten.

Die Erdwärmekorbanlage muss mit einer Frostschutzlösung gemäß VDI 4640 bis mindestens -15°C befüllt werden. Dies entspricht bei Verwendung von Uponor Frost-

44

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Uponor Lieferprogramm Erdwärmekörbe Uponor Geothermie Erdwärmekorb Konische Bauform, Durchmesser 2,40 m bis 1,40 m. Mit integrierter Anschlussleitung für Vor- und Rücklauf Aus vernetztes Polyethylenrohr nach Verfahren Engel (PE-Xa). Gefertigt nach DIN 16892/16893. Naturfarbend mit schwarzer PE Außenschicht, UV stabilisiert, mit weißer Kennzeichnung. Für die Installation ohne Sandbett geeignet

Art-Nr.

h [m]

L [m]

DN [mm]

Kurztext

1058353

2,0

150

32

1058783

2,7

200

32

Uponor Geothermie Erdwärmekorb Geothermie PE-Xa Rohr 32x2,9 mm, 150 m Uponor Geothermie Erdwärmekorb XL Geothermie PE-Xa Rohr 32x2,9 mm, 200 m

LE

VE

ME

1

St. T2

RG

1

St. T2

Hinweis : Bei der Anlieferung von Erdwärmekörben fallen Frachtkosten an ! Diese werden baustellenbezogen kalkuliert.

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2

45


Uponor Verteiler und Zubehör

150

55

zur Befestigung des Uponor Industrieverteiler, bestehend aus: 2 St. Wandhalter kurz 2 St. Wandhalter lang 2 St. FE-Hahn Messing 2 St. Thermometer 0 - 60°C 1 St. Manometer mit Montageventil 2 St. Endkappe 2 St. Kreuzstück mit Übergangsverschaubung G 1½ flachdichtend, Anschluß für FE Hahn, Thermometer und Manomerter 1 St. Zubehörbeutel: - 8x Spannplattenschraube 6x60mm - 8x Kunststoffdübel 8x40mm - 2x Flachdichtung 44x32x2

>200

>370

110

G1 1/2

Uponor Industrieverteiler Basic Kit

100

166

Art-Nr.

Kurztext

1045815

Uponor Industrieverteiler Basic Kit

LE

VE

ME

1

Set B7

RG

Hinweis: In Kombination mit dem Geothermieverteiler anzuwenden.

Uponor Industrieverteiler Halter Kit zur Befestigung des Uponor Industreiverteiler, bestehend aus: 2 St. Wandhalter kurz 2 St. Wandhalter lang 1 St. Zubehörbeutel: - 8x Spannplattenschraube 6x60mm - 8x Kunststoffdübel 8x40mm Art-Nr.

Kurztext

1045816

Uponor Industrieverteiler Halter Kit

LE

VE

ME

1

Set B7

RG

Uponor Industrieverteiler Durchflussmesser zur Ablesung der voreingestellten Wassermenge mit integriertem Feinstregulierventil und Einstellring zur werkzeuglosen Ventil-Voreinstellung mit Anzeige des Einstellwertes sowie Handrad zur Absperrung. Anstelle der Feinstregulierventile im Uponor Industrieverteiler werden die Uponor Industrieverteiler Durchflussmesser gesetzt. Anzeigenbereich: 4- 20 l/min Werkstoff: glasfaserv. Polyamid Art-Nr.

Kurztext

1030134

Uponor Industrievert. Durchflussmesser 4-20 l/min für den Uponor Industrievert.

LE

VE

ME

1

St. B7

RG

Hinweis : Das Uponor Industrieverteiler Basic Kit, das Uponor Industrieverteiler Halter Kit sowie der Uponor Industrieverteiler Durchflußmesser werden auch für den Uponor Geothermie Verteiler verwendet.

46

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Uponor Verteiler und Zubehör Uponor Geothermie Verteiler Uponor Geothermie Verteiler Segmente G 1 ½"" zur Anwendung mit Uponor Geothermie PE-Xa Rohr. In Kombination mit Uponor Industrieverteiler Basic Kit und Uponor Bajonettverschraubung. Optional: Uponor Durchflussmesser und / oder Uponor Halter Set Vor- und Rücklauf Einzelsegmente max. Betriebstemperatur: 60 °C max. 20 Kollektorkreise; in Abhängigkeit vom max. Durchflussvolumen

Anzahl notwendiger Halter pro Kollektorkreise: Heizkreise

2-5

6-9

10-14

15-19

20

Benötigte Halter

2

3

4

5

6

Art-Nr.

Kurztext

1058340

Uponor Geothermie Verteiler 1 ½" Einzelsegment 1 ½", 14 m³/h

LE

VE

ME

1

Set T3

RG

Uponor Bajonettverschraubung Bestehend aus: 2 Uponor Bajonett Messing Verschraubungen, 2 Klammern zur Fixierung des Bajonetts, 2 Klemmhülsen zur Aufnahme Uponor Geothermie PE-Xa Rohr

Art-Nr.

da [mm]

Kurztext

1058341

32

Uponor Bajonettverschraubung Bajonettverschraubung 32

LE

VE

ME

1

Set T3

RG

Uponor Systemkomponenten Frostschutzmittel Frostschutzmittel

Art-Nr.

V [l]

Kurztext

1047090

25

1047089

25

Uponor Propylene Glykol Konzentrat 25 l Uponor Ethylen Glykol Konzentrat 25 l

LE

VE

ME

1

St. T3

RG

1

St. T3

Uponor Industrie-Rohrbinder zur Befestigung von Uponor PE-Xa Rohren nach Verfahren Engel auf bauseitige Mattenbewehrung oder Trägermatten Werkstoff: Polyamid Art-Nr.

b [mm]

l [mm]

Kurztext

LE

1005287

5

200

13000 100

St. B7

1005372

7

280

Uponor Industrie-Rohrbinder L200 zur Rohrmontage auf Trägermatte Uponor Industrie-Rohrbinder L280 zur Rohrmontage auf Trägermatte

100

St. B7

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VE

ME

RG

47


Uponor Systemkomponenten Uponor Geothermie Trassenwarnband zur Kenntlichmachung von im Erdreich verlegten Rohrleitungen. Reißfestes weißes Kunststoffband mit blauem Uponor Aufdruck.

Art-Nr.

L [m]

Kurztext

1058343

250

Uponor Geothermie Trassenwarnband 250 m

LE

VE

ME

1

St. T3

RG

Uponor passive Kühlung Pumpengruppe EPG 6 Pumpengruppe EPG 6 für freie Kühlung

230

360 Rp1

80

580

Rp1

für die hydraulische Trennung und Regelung eines Erdwärmetauschers für freie Kühlung mit Vorlauftemperaturregelung C-46 vormontiert bestehend aus: 3-Wege-Mischventil kvs 7, Motorantrieb, Pumpe EnergieeffizienzKlasse A (Grundfos alpha2L 25-60), Uponor Vorlauftemperaturregelung C-46 mit integrierter Schnittstelle zu Uponor Raumtemperaturregelung C-56, Wärmetauscher, Befestigungsmaterial, primäre Verbindung Rp1 4.1 (FT), sekundären Kugelhähne mit Thermometer Rp1 (FT) und integrierten Rückschlagventil, Vorlauftemperaturfühler, Außentemperaturfühler (Montage auf der Baustelle). Zubehör: Uponor Feuchtesensor H-56 (1047846) und Uponor Thermostat T-75 (1046114) und Antenne für C-56 (1000513); oder Controller C-56 (1045565,1045562) mit Feuchtigkeitssensor H-56 (1047846) und Uponor-Thermostat T-75 (1046114), 1-6 kW, max. 90°, max. 10 bar, Entspricht der EUP-Directive (auch Ökodesign-Richtlinie) Erfüllt die Anforderungen der EU Energie-Effizienz-Directive für 2013.

Rp1 1/4

Rp1 1/4 125

Art-Nr.

Kurztext

1058304

Uponor Pumpengruppe EPG 6 für freie Kühlung

LE

VE

ME

1

St. MZ

RG

Uponor Feuchtefühler H-56 Funk-Feuchtefühler mit Batteriealarm - Incl. Batterie und Montageset - Verbindung zu C-46 mit Antenne

Art-Nr.

l [mm]

b [mm]

h [mm]

Kurztext

1047846

72

72

21

Uponor Feuchtefühler H-56

LE

VE

ME

1

St. MZ

RG

Hinweis : Die in der Pumpengruppe EPG 6 verbaute Vorlauftemperaturregelung C-46 hat eine integrierte Schnittstelle zur Uponor DEM Funk Einzelraumregelung (C-56) (Preisliste Flächenheizung, Flächenkühlung)

48

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Energiepfähle System/Einsatzbereich Anwendungsbeschreibung Ein Energiepfahl hat zwei Funktionen zu erfüllen: Die Hauptfunktion ist die Lastabtragung in den Baugrund, die Nebenfunktion ist die Nutzung als geothermischer Wärmeübertrager. Durch die Nutzung des Gründungspfahles als Energiepfahl darf seine Tragfähigkeit nicht beeinträchtigt werden. Anwendungsgrenzen Eine Verminderung der Tragfähigkeit des Pfahles (Frostbildung, Querschnittsverringerung durch Wärmetauscherrohre) muss zwingend durch Temperaturbegrenzung und statische Prüfung ausgeschlossen werden. Energiepfahlanlagen sind häufig Grundlastanlagen. Leistungsspitzen müssen ggf. mit zusätzlichen Geothermiesystemen abgedeckt werden. Einfamilienhäuser mit Tiefgründung können, eine meist seltene Anwendung, in der Regel durch ihre sehr

Schematische Darstellung einer Energiepfahlanlage

gute Dämmung monovalent mit Energiepfählen versorgt werden.

Vorteile

Die Statik des Bauwerks bestimmt die Anordnung und die Anzahl von

Temperatur (Erdoberfläche) [°C] 0

5

10

15

20

0

Sehr geringe zusätzlichen Investitionskosten bei geplanten Pfahlgründungen Grundlastfähig Einsetzbar bei allen Tiefengründungen Ideale Lösung für Wohnungsbau und Nicht-Wohnungsbau

Tiefe im Boden [m]

5

10

Uponor Energiepfahl

Gründungspfählen. Eine Anordnung von Gründungspfählen nach energetischen Gesichtspunkten ist häufig unwirtschaftlich (Ausnahme: z.B. kostengünstige Fertigteilrammpfähle, die teilweise auch als „verlorene Pfähle“ eingesetzt werden).

Einbautiefe: ca. 10 - 30 m

15

20 0

5

10

15

20

Temperatur (Tiefe) [°C] Im Mittel steigtdie Bodentemperatur alle 33 m um 1 °C an. 1. Februar

1. Mai

1. November

1. August

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Eine Energiepfahlanlage sollte möglichst als Wechselspeicher (saisonal wechselnder Heiz- und Kühlbetrieb) betrieben werden. Dadurch wird eine optimale spezifische Entzugsleistung sowohl für die Wärmeals auch für die Kältegewinnung erreicht. Das Temperaturregime der Energiepfahlanlage kann nachhal-

50

tig stabil gestaltet werden. Bei langjährig nahezu ausgeglichener Wärmebilanz ist die gegenseitige thermische Beeinflussung von benachbarten Energiepfählen zueinander minimiert. Erfahrungsgemäß ist bei mittleren und großen Energiepfahlanlagen

der Grundlastbetrieb der wirtschaftlichste. Dabei ist ein optimales Verhältnis von Leistung und Arbeit im Rahmen der Bemessung anzustreben und festzulegen. Für die Wirtschaftlichkeit der Energiepfahlanlage zählt im Wesentlichen die verrichtete Heizbzw. Kühlarbeit.

Einbringen der Armierungskörbe

Betoniervorgang der Ortbetonpfähle

Einfüllrohrleitung zur Betonierung

Überwachung der Pfahlherstellung

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Gründungspfähle Gründungspfähle werden nach der Art der Herstellung und der Installation unterschieden. Art der Herstellung: Vorgefertigter Pfahl Pfahl wird vor der Einbringung in den Boden als Ganzes oder in Teilen fertig hergestellt. Massive Betonpfähle Hohle Schleuderbetonpfähle Stahlrohre Ortbetonpfahl Pfahl wird vor Ort im Boden durch Füllen eines zylindrischen Hohlraums mit Beton hergestellt. Art der Installation Ramm- und Presspfahl Pfahl wird durch Rammen oder unter statischen Druck in den Boden eingepresst. Bohrpfahl Pfahl wird in ein vorab erstelltes Bohrloch installiert. Die Herstellung der Bohrlöcher kann nach verschiedenen Bohrverfahren erfolgen.

Herstellung eines Bohrpfahls

Bohrverfahren Kelly-Verfahren Mit dem Kelly-Verfahren werden unverrohrte, teilverrohrte, vollverrohrte oder suspensionsgestützte Bohrpfähle hergestellt. An einer teleskopierbaren Kellystange ist das Bohrwerkzeug befestigt, mit dem der Boden schrittweise ausgebohrt wird. Bei Verwendung einer Vollverrohrung werden Bohrrohre auf die erforderliche Tiefe in den Boden eingedreht und bis zum Erreichen der Endteufe ausgebohrt. Kelly-Verfahren mit Fußaufweitung Pfahlfußaufweitungen beruhen auf dem Prinzip der rotationssymmetrischen Querschnittserweiterung am Fußende einer Pfahlbohrung. Durch die Vergrößerung der Pfahlaufstandsfläche im Bereich des tragfähigen Bodens wird die äußere Tragfähigkeit des Bohrpfahls erhöht. Das Aufweitungsmaß wird unter Berücksichtigung des anstehenden Bodens und der geometrischen Grenzkriterien nach statischen Erfordernissen festgelegt. Eine weitere Möglichkeit die Tragfähigkeit zu erhöhen, ist die Mantelverpressung. Bei diesem

Verfahren wird die Mantelreibung des Bohrpfahls durch Verpressen mit Zementsuspension erhöht. SOB-Verfahren Das Schneckenortbeton (SOB)Verfahren ist ein Drehbohrverfahren, welches eine hohe Bohrleistung in standfesten Böden ermöglicht. Bei diesem Verfahren wird eine Endlosschnecke als Bohrwerkzeug verwendet. Nach Erreichen der Endteufe wird durch das Seelenrohr der Hohlschnecke von unten nach oben betoniert. DKS-Verfahren Das Doppelkopfsystem (DKS) ist die Verknüpfung des SOBVerfahrens mit durchgehender Bohrschnecke und dem Kelly-Verfahren mit Verrohrung. Das Ergebnis ist eine verrohrte Bohrung hergestellt mit einer Endlosschnecke. VDW-Verfahren Das Vor-der-Wand-Verfahren entwickelte sich aus dem Bedürfnis, bei innerstädtischen Baumaßnahmen unmittelbar vor bestehenden Gebäuden neue Bauwerke erstellen zu können. Das Herstellungsprinzip entspricht dem des DKS-Verfahrens, es wird jedoch mit kleineren Durchmessern gearbeitet.

Fertig betonierter Bohrpfahl

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Gründungspfahltypen Bohrpfähle (Hohlpfähle) Bohrpfähle (Hohlpfähle) sind runde Pfähle aus Beton, die durch verschiedene Bohrverfahren in den Boden eingebracht werden. Sie leiten hohe Bauwerkslasten in tiefer liegende, tragfähige Böden ab, bilden aneinander gereiht eine stützende Wand für eine Baugrube oder einen Geländesprung, beseitigen Hindernisse im Untergrund oder sperren unterirdisch Grundwasser ab. Entsprechend dem Nutzungszweck können Länge, Durchmesser, Material, Ausbildung und Anordnung der einzelnen Pfähle variiert werden. Eine Sonderform der Bohrpfähle sind Mikropfähle. Diese sind Gründungselemente bis 300 mm Durchmesser, mit deren Hilfe Lasten über Mantelreibung in tiefer liegende, tragfähige Bodenschichten abgetragen werden. Die Besonderheit des Mikropfahls besteht u.a. darin, dass bei kleinem Durchmesser durch gezielte Verpresstechniken ein hohes Tragverhalten erreicht wird. Durch eine Vielzahl von Gerätevariationen sind auch unter beengten Verhältnissen hochproduktive Verfahren zur Herstellung von Kleinbohrpfählen möglich. Gebäude, welche durch ungleichmäßige Setzungen geschädigt sind, können durch vorspannbare Mikropfähle stabilisiert und/oder gehoben werden. Mikropfähle können, den jeweiligen Bodenverhältnissen angepasst, mit einer Vielzahl von Bohrverfahren hergestellt werden. Die Bohrpfähle werden mit durchgehender Bewehrung versehen, welche Zug- bzw. Druck oder Wechsellasten aufnehmen.

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Die Kraftübertragung zum umgebenden Baugrund wird durch Verfüllen oder Verpressen des Bohrlochs mit Zementmörtel (mit oder ohne Stützkorn) erreicht. Zur Erhöhung der Mantelreibung/Lastabtrag wird der Pfahl im Bereich der Krafteinleitungslänge nachverpresst. Hohlbetonrammpfähle Der Hohlbetonrammpfahl stellt eine äußerst wirtschaftliche und technisch einwandfreie Alternative zu konventionellen Gründungssystemen dar. Der duktile Rammpfahl ist ein schnelles, flexibles und einfaches Gründungssystem, bei welchem duktile Schleudergussrohre und nach Längenbedarf zusätzlich mit Rohrsegmenten, die mit Muffenverbindungen ineinander gesteckt sind, in den Baugrund zur Abtragung von Lasten eingeschlagen werden. Der Pfahl wird je nach Bodenbeschaffenheit als Aufstandspfahl oder als mantelverpresster Pfahl hergestellt. Je nach Höhe der abzutragenden Lasten stehen für die Pfahlherstellung verschiedene Rohrdurchmesser mit entsprechenden Wandstärken zur Verfügung. Durch den Einsatz leichter und wendiger Hydraulikbagger ist auch die Ausführung kleinerer Baumaßnahmen unter beengten Platzverhältnissen möglich. Die Pfähle werden auf der Baustelle mit Hilfe eines Schnellschlaghydraulikhammers nahezu erschütterungsfrei eingebaut. Stahlbetonpresspfähle Der Stahlbetonpresspfahl ist ein aus Abschnitten zusammengesetzter Pfahl, der mit einer Hydraulikanlage in den Boden eingepresst wird. Dazu wird der erforderliche Gegendruck einem vorhandenen Gebäude oder einer Ballastanlage

entnommen. Der Pfahl wird aus aufeinander gestellten Stahlbetonabschnitten zusammengesetzt. Durch den hohlen Pfahlkern kann Erde aus dem Pfahl gelöst werden, um den Pfahl auf die gewünschte Tiefe niederzubringen, ohne, dass ein großer Gegendruck erforderlich wäre. Wenn der Pfahl die Endtiefe erreicht hat, wird mittels Einstampfen von Blechdosen, die mit einer trockenen Mörtelmischung gefüllt werden, unter dem Pfahl eine Fußverbreiterung gebildet. Der Pfahlkern wird mit Beton gefüllt. Dieses Verfahren ist nahezu erschütterungsfrei. Da die Arbeiten mit leichten, zerlegbaren Geräten ausgeführt werden, eignet sich dieses System insbesondere für komplizierte Arbeitsumstände und Arbeiten in sehr kleinen Räumen. Der Stahlbeton-Presspfahl wird vor allem für die Ausbesserung von Gründungen eingesetzt. Der erforderliche Gegendruck wird dabei meistens dem Gebäude selber über einer Ortbetondecke entnommen. Es werden in diesen Betonboden Anker einbetoniert und Aussparungen freigelassen, durch die die Pfähle eingepresst werden. Dieses Verfahren wird in der Abbildung weiter oben dargestellt. Es ermöglicht eine Befestigung der Pfähle an den Betonboden unter einer vorher eingestellten Vorspannung. Der Einsatz dieses Pfahls empfiehlt sich für Arbeitshöhen ab 0,8 m. Ein Stahlbeton-Presspfahl kann somit unter einer vorhandenen Gründung eingepresst werden, wobei der Gegendruck dieser Gründung entnommen wird.

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Fertigbetonpfähle Fertigbetonpfähle werden mit kreisrunden oder im viereckigen Querschnitt ohne Hohlraum hergestellt. Sie leiten hohe Bauwerkslasten in tieferliegende, tragfähige Böden über Mantelreibung und Lastabtrag ab und werden dafür mit durchgehender Bewehrung versehen.

eignen sie sich auch als Außenwand des späteren Bauwerks. In Sonderfällen werden einzelne Schlitzwandelemente auch zur Tiefgründung eingesetzt. Dichtwände werden zur Abdichtung von Stauseen und Gewässern und zur Umschließung von Mülldeponien, Tanklagern oder sonstigen industriellen Anlagen verwendet, von denen eine Gefährdung des Grundwassers ausgehen kann.

Fertigbetonrammpfahl Der Fertigbetonrammpfahl stellt ebenfalls eine äußerst wirtschaftliche und technisch einwandfreie Alternative zu konventionellen Gründungssystemen dar. Die vorgefertigten Vollwandpfähle werden auf der Baustelle mit Hilfe eines Schnellschlaghydraulikhammers nahezu erschütterungsfrei eingebaut. Je nach Untergrund kann es sein, dass die ursprünglich geplante Platzierungstiefe nicht erreicht wird und der Pfahl eingekürzt werden muss. Im Falle eine Aktivierung mit Rohrschlaufen birgt die Entfernung des überstehenden Betons, Gefahren bezüglich Beschädigung der Wärmetauscherrohre. Ortbetonpfähle Beim Großbohrpfahl wird die Erde nicht verdrängt, sondern ein unten offenes Stahlrohr in die Erde gebohrt. Die Erde wird dann entfernt und es wird eine innenliegende Stahlbewehrung eingebracht und mit Ortbeton verfüllt. Das Stahlrohr wird wieder herausge-

Einbringen des Stahlarmierungskorbes in das Bohrloch

zogen. Diese Art Ortbetonpfahl wird für die statisch anspruchsvollsten Gründungen wie Hochhäuser verwendet. Schlitzwände Schlitzwände sind im Boden hergestellte Wände aus so genanntem Ortbeton die bis in große Tiefen reichen können. Die Herstellung der Wände – Dicke nach statischer Erfordernis und eingesetzter Gerätetechnik – erfolgt mit geräuschund erschütterungsarmen Verfahren. Schlitzwände sind besonders verformungsarm und werden daher insbesondere im innerstädtischen Tiefbau als Baugrubenumschließung verwendet. Aufgrund ihrer relativ hohen Wasserdichtigkeit

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Mittels Spezialgreifer oder -fräsen wird der Baugrund schlitzförmig in die Tiefe erschlossen, wobei der entstandene Schlitz durch eine Stützflüssigkeit kontinuierlich gesichert wird. Ortbetonschlitzwand Nach dem Erreichen der gewünschten Wandtiefe wird die Stützflüssigkeit in der Regel durch bewehrten Beton ersetzt, sodass sowohl statisch wirksame als auch grundwasserrückhaltende Wände erstellt werden können. Einphasendichtwände Einphasendichtwände sind Schlitzwände aus einer selbsterhärtenden Suspension, die in einem im Baugrund ausgehobenen Schlitz hergestellt werden. Die selbsterhärtende Suspension wird hierbei gleich als Stützsuspension verwendet. Abdichtungselemente wie Membranen oder Spundwände können zusätzlich eingebaut werden.

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Aktivierung von Gründungspfählen Bohrpfähle (Hohlpfähle) Hohlbetonramm- und Presspfähle werden erst nach dem Einbringen in das Erdreich mit den Kollektorrohren bestückt. Darin besteht auch ein großer Vorteil dieser Hohlbetonpfähle; die Kollektorrohre können der tatsächlichen Einbringtiefe im Vorfeld angepasst werden und die Gefahr von Beschädigung der Kollektorrohre kann durch vorhergehende

Aushub einer Baugrube und Erstellung eines Rammplanums

Inspektion des Pfahlhohlraums minimiert werden. Ähnlich wie bei Erdsonden werden zwei Rohrschlaufen versenkt und mit einer Hinterfüllung aufgefüllt. Bei engen Biegeradien der Rohrschlaufen empfiehlt sich der Einsatz von anschweißbaren U-Bögen oder alternativ können direkt auch Erdsonden eingebracht werden. Bei der Hinterfüllung ist darauf zu achten,

Rammen und kuppeln der Hohlpfähle

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Die Vor- und Rückläufe eines jeweiligen Energiepfahls können über Ypsilon oder T-Formstücke gebündelt werden und mit weiteren Pfählen in Gruppen zusammengeführt werden.

Abtrennen der vorstehenden Hohlpfähle. Kontrolle des Hohlraums und Messen der effektiven Hohlraumlänge mit dem Messband

WP

Einsetzen der Doppel-U-Sonden und anschließendes Hinterfüllen des Hohlraums

dass die Verfüllung eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, einen guten Kontakt zu den Materialien unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen aufweist und sich ohne Hohlräume einbringen lässt.

UP

Verlegen und Montieren der horizon- Fertigstellen des Rohbaus und talen Anbindeleitungen mit Anschluss Montage von Umwälzpumpe (UP) an die Verteileranschlussgruppe, und Wärmepumpe (WP) Druckprobe des ganzen Systems, Betonieren der Fundamentplatte.

Einbau thermisch aktivierter Hohlpfähle

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Fertigbetonrammpfähle Fertigbetonrammpfähle werden bereits im Werk mit den jeweiligen Kollektorrohren bestückt.

Aushub einer Baugrube

den werden dort aus dem Pfahl _ herausgeleitet, so dass sie nach dem Einbau entsprechend herausragen. Beim Einbau sollte die Richtung der

Erstellung eines Rammplanums

Rammen der Fertigbetonfähle

WP

Entfernen der Schutzummantelung und Installieren der 90° Winkel

überstehenden Betons Gefahren bezüglich Beschädigung der Wärmetauscherrohre.

UP

Verlegen und Montieren der horizon- Fertigstellen des Rohbaus und talen Anbindeleitungen mit Anschluss Montage von Umwälzpumpe (UP) an die Verteileranschlussgruppe, und Wärmepumpe (WP) Druckprobe des ganzen Systems, Betonieren der Fundamentplatte

Hierzu werden an der Innenseite des Armierungskorbes die Kollektorrohre fixiert und der Pfahl durch Betonierung hergestellt. Die Rohrschlaufenzahl orientiert sich hierbei an der Pfahlform und dem Pfahldurchmesser. Eine Aussparung für die Anschlussleitungen am unteren Ende des Pfahls ist vorzusehen. Die Rohren-

herausragenden Rohrenden so gewählt werden, dass die Anbindeleitung nicht um den Pfahl herumgeführt werden muss. Je nach Untergrund kann es sein, dass die ursprünglich geplante Platzierungstiefe nicht erreicht wird und der Pfahl eingekürzt werden muss. Im Falle einer Aktivierung mit Rohrschlaufen birgt die Entfernung des

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Einbau thermisch aktivierter Fertigbetonpfähle

Vorteilhaft bei der Nutzung von Fertigbetonpfählen ist, dass die Belegung und die Druckprüfung am Werk durchgeführt werden und Beschädigungen der Wärmetauscherrohre durch die Betonierung des Pfahls auf der Baustelle ausgeschlossen sind.

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Ortbetonpfähle Bei Pfählen, welche im Ortbetonverfahren hergestellt werden, wird der Armierungskorb vor dessen Einbringung in das zuvor hergestellte Bohrloch mit den Kollektorrohren bestückt. Die Kollektorrohre wer-

Lagerung bereits belegter Armierungskörbe

den üblicherweise an der Innenseite der Armierungskörbe angebracht, um eine Beschädigung der Rohre beim Einbringen des Armierungskorbes zu verhindern. Die Kollektorrohre werden dabei vertikal endlos spiralförmig an der Armie-

rungskorbwand oder über Kreuz am Pfahlfuß oder in einzelnen Rohrschlaufen mit Umlenkung (Omegabogen) an der Armierungskorbwand oder über Kreuz am Pfahlfuß im Armierungskorb durch z.B. Kabelbinder befestigt.

Anbindeleitungen aus Uponor Geothermie PE-Xa Rohren

In die Armierungskörbe eingebrachte Rohrschlaufen

Einbringen der PE-Xa Rohrschlaufen

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Ablängen der eingebrachten Rohrschlaufen

Fixierung der Rohrschlaufen

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Einbau- und Installationsvarianten

Installation mäanderförmig

Installation paralleler Rohrschlaufen

Dabei sind besonders bei kleinen Pfahldurchmessern die Biegeradien zu beachten. Bei engen Biegeradien ist die Verwendung von Rohrführungsbogen zu empfehlen oder der Einsatz von anschweißbaren U-Bögen. Bei kurzen Pfahllängen ist eine schlangenförmige Verlegung im Pfahl mit einer Vor- und Rücklaufleitung direkt zum Verteiler möglich. Die Anzahl der einzubringenden Rohrschlaufen richtet sich nach dem Durchmesser des Armierungskorbes. Richtwerte sind: Durchmesser Pfahl 20 – 70 cm

Anzahl von vertikalen Rohren 4 – 6 U-Bogen oder mit angeschweißten U-Bogen im Fußbereich 75 – 80 cm 4 – 6 mit Omegabogen im Fußbereich 90 – 120 cm 6 – 8 130 – 180 cm 8 – 12

Installation der Rohrschlaufen über Kreuz

Die Vor- und Rückläufe eines jeweiligen Energiepfahls können über einen Pfahlkopfverteiler, über Ypsilon oder T-Formstücke gebündelt werden und mit weiteren Pfählen in Gruppen zusammengeführt werden. Bei unterschiedlichen Bauniveaus sind die Rohrenden am Pfahlkopf z.B. mit Schutzrohren oder Rohrisolierung min. über die Länge des nach Herstellung des Pfahls wieder zu entfernden Betons zu versehen. Alle Rohrenden sind gegen den Eintrag von Schmutz entsprechend zu verschließen.

Installation spiralförmig

(Kontraktorverfahren). Beim Verfüllen ist darauf zu achten, dass der Kontraktorschlauch die Rohrleitungen nicht beschädigt. Zur Verdichtung des Betons dürfen keine Rüttler eingesetzt werden. Wird der Pfahl im Schüttverfahren betoniert, hat an dieser Stelle ein allgemeiner Hinweis an den Tiefbauer zu erfolgen.

Grundsätzlich ist bei der Einbringung von Bauteilen in den Gründungspfahl aus Beton immer die mögliche statische Schwächung zu berücksichtigen. Um ein Beschädigen der Kollektorrohre zu verhindern, ist der Pfahl mit einem Verfüllrohr zu betonieren

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Schlitzwände Bei Schlitzwänden, die vor Ort hergestellt werden, müssen die Armierungskörbe vor Einbringung mit den Kollektorrohren bestückt werden. Die Kollektorrohre werden üblicherweise an der Innenseite der Armie-

Erstellung der Bohrlöcher durch Bohren mit Schnecke und Einrammen von Bohrrohren

Übliche Gründungspfahllängen betragen ca. 10 – 30 m. Die Tempera-

Einführen der Bewehrung mit Rohrregistern

Verfüllen der Bohrrohre mit Beton im Kontraktorverfahren und gleichzeitiges Ziehen der Bohrrohre

WP

Entfernen der Schutzummantelung und Installieren der 90° Winkel

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turen in der obersten Erdschicht variieren mit den Jahreszeiten. Sobald aber die Frostgrenze unterschritten wird, werden diese Schwankungen deutlich geringer. Ab einer Tiefe von ca. 15 m hat das Erdreich eine weitgehende konstante Temperatur.

rungskörbe angebracht, um eine Beschädigung der Rohre beim Einbringen des Armierungskorbes zu verhindern.

UP

Verlegen und Montieren der horizon- Fertigstellen des Rohbaus und talen Anbindeleitungen mit Anschluss Montage von Umwälzpumpe (UP) an die Verteileranschlussgruppe, und Wärmepumpe (WP) Druckprobe des ganzen Systems, Betonieren der Fundamentplatte

Einbau thermisch aktivierter Ortbetonpfähle

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Auslegung von Energiepfählen Die Dimensionierung von Energiepfählen ist von der jährlichen Betriebsstundenzahl der Wärmepumpenanlage und der Ausführung der Betonpfähle sowie der gegenseitigen Beeinflussung der Energiepfähle abhängig.

Übergangswiderstände: Erdreich < > Pfahlmaterial < > Rohr < > Wärmeträgermedium (Sole) Materialwiderstände:

RE = Rc + RR + RP [W/(m²K)] Je geringer der thermische Widerstand RE des Energiepfahls, desto höher die Wärmeübertragung. Der thermische Widerstand gibt den Temperaturverlust beim Übergang der Wärme aus dem Untergrund auf das Wärmeträgermedium (Sole) an. Entscheidende Kriterien für den thermischen Widerstand sind der Bohrpfahldurchmesser, die Wärmeleitfähigkeit des Pfahlmaterials und die Art des Energiepfahls. Ein geringerer Pfahldurchmesser verringert den thermischen Widerstand. Höhere Wärmeleitfähigkeiten des Pfahlmaterials vermindern den Wärmeverlust beim Wärmeübergang bzw. verringern den thermischen Widerstand. Der thermische Widerstand des Energiepfahls RE setzt sich somit aus den Übergangswiderständen einzelner Elemente sowie den spezifischen Materialwiderständen zusammen.

Rc Wärmeübergangskoeffizient Wärmeträgermedium/Rohr RS Wärmeübergangskoeffizient Rohrschleifen RP Wärmeübergangskoeffizient Pfahlmaterial Die erforderliche Länge der Rohrschlaufe L richtet sich nach der spezifischen Entzugsleistung qE des Untergrunds und der Kälteleistung QO der Sole/Wasser-Wärmepumpe.

L=

QO qE

[m]

Die Kälteleistung entspricht dem aus der Umgebung entzogenen Leistungsanteil der Wärmepumpe und stellt die Differenz der Heizleistung QH und der elektrischen Leistungsaufnahme Pel dar.

QO = QH + Pel

[W]

Bei der Dimensionierung der Anbindeleitungen der Energiepfähle ist auf geringe Druckverluste – wichtig erhöhte Zähigkeit der Sole gegenüber Medium Wasser – zu achten, da die Pumpenleistung die Jahresarbeitszahl β der Wärme-

Spezifische Entzugsleistung pro Meter Pfahltiefe Untergrund

Spezifische Entzugsleistung qE pro m Pfahltiefe für Heizleistungen bis 30 kW 1800 h/a 2400 h/a 25 W/m 20 W/m

Schlechter Untergrund, trockenes Sediment Normales Festgestein Untergrund und 60 W/m wassergesättigtes Sediment Festgestein mit hoher 84 W/m Wärmeleitfähigkeit

Bei längeren Laufzeiten ist neben der spez. Entzugsleistung auch die spez. jährliche Entzugsarbeit zu berücksichtigen.

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50 W/m 70 W/m

Quelle VDI 4640

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pumpenanlage verringert. Die Strömungsgeschwindigkeit sollte maximal 1 m/s betragen. Die Strömungsgeschwindigkeit in den Energiepfählen sollte turbulent sein, da turbulente Strömung den Wärmeübergang vom Rohr auf die Sole verbessert und somit sich die Soletemperatur erhöht. Bei der monovalenten Auslegung der Sole/Wasser-Wärmepumpe muss die Wärmequelle auf den Leistungsbedarf des Gebäudes QG und nicht auf den der Wärmepumpe ausgelegt werden. Der Gesamtleistungsbedarf QWP beinhaltet den Leistungsbedarf des Gebäudes QG und zur Brauch- bzw. Warmwasserbereitung Qww unter Berücksichtigung einer Sperrzeit Z.

QWP = (QG + QWW) · Z

[W]

Wird bei der Wahl der Wärmepumpe auf ein Modell mit geringerer Heizleistung bzw. kürzeren Rohr-

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schlaufen zurück gegriffen, so erhöhen sich die Betriebsstunden der Wärmepumpe. Dies bedeutet, der Energiepfahl wird mehr belastet bzw. eine größere Entzugsarbeit entsteht. Zur Kompensation der Betriebsstundenerhöhung muss dann die Rohrschleifenlänge vergrößert werden und ein erhöhter Stromverbrauch ist die Folge. Für die Auslegung einer Energiepfahlanlage ist die Kenntnis der thermischen Eigenschaften des Untergrundes von wesentlicher Bedeutung. Die Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit aus ungestörten Proben von Bohrkernen einer Probebohrung ist prinzipiell möglich, jedoch eine sehr aufwendige Methode, die nur im Labor durchzuführen ist. Die Auslegung von Energiepfahlanlagen mit entsprechenden Simulationsprogrammen setzt die Information der effektiven thermischen Leitfähigkeit über die gesamte Bohrlochlänge voraus. Diese Information wird in der Praxis durch

den Thermal Response Test (TRT) direkt vor Ort am Standort ermittelt. Thermal Response Test Der Thermal Response Test wird an einem bereits fertig erstelltem Energiepfahl durchgeführt. Dem Energiepfahl wird dabei eine konstante thermische Leistung zugeführt und entzogen und die Auswertung erfolgt über die Kelvin`sche Liniequellentheorie. Das Ergebnis stellt die geologischen Verhältnisse am Standort exakt über die gesamte Energiepfahllänge und unter typischen Betriebsbedingungen inklusive den Einfluss eines möglichen vorhandenen Grundwasserflusses dar. Aufgrund der komplexen geologischen und hydrogeologischen Zusammenhänge der Energiepfahldimensionierung sowie der speziellen technischen Kenntnissen sind Planung, Simulation und Ausführung von Energiepfahlanlagen nur von Fachunternehmen durchzuführen.

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Verlegung und Installation Energiepfahlanlagen sollten immer als alternierende Wärme- und Kältetauscher betrieben werden. Durch die überbaute Erdreichfläche ist eine natürliche Wärmezufuhr nicht im ausreichenden Maße gegeben und somit würde über eine mehrjährige Nutzung das Temperaturniveau im relevanten Erdreich absinken und unter die eigentliche Nutzungsgrenze fallen. Dabei sollte im Heizbetrieb das Temperaturniveau so niedrig wie möglich (< 35 °C) und im Kühlbetrieb so hoch wie möglich (> 16 … 18 °C) sein. Alle Energiepfähle inkl. deren Anbindeleitungen sollten von gleicher Länge sein und nach dem Tichelmann-Prinzip über Vor- und Rücklaufverteiler mit Sammelleitungen an eine Wärmepumpe angeschlossen werden.

Bei der Verlegung im TichelmannPrinzip wird die benötigte Energiepfahllänge für die entsprechende Entzugsleistung in parallel geschaltete Energiepfähle aufgeteilt. In Bezug auf den Druckverlust ist somit der Volumenstrom der einzelnen Energiepfähle, die Rohrlängen und Rohrdurchmesser zu beachten. Ist die Installation gleichlanger Energiepfähle inkl. Anbindeleitungen nicht gegeben, so hat ein hydraulischer Abgleich mit Einregulierventilen zur Wahrung gleicher Druckverluste je Rohrschlaufe stattzufinden. Die Vor- und Rückläufe eines jeweiligen Energiepfahls können über einen Pfahlkopfverteiler, über Ypsilon oder T-Formstücke gebündelt

werden und mit weiteren Pfählen in Gruppen zusammengeführt werden. Der Anschluss an die horizontale Anbindeleitung findet am Pfahlkopf statt. Die Rohrenden werden dabei so aus dem Pfahlkopf herausgeleitet, dass die Anbindeleitungen nicht um den Pfahl gelegt werden müssen. Mit 90° Formstücken werden die vertikalen Rohrleitungen aus dem Bohrpfahl so an die horizontalen Leitungen angebunden, dass sich keine Luftsäcke in diesem Bereich bilden können. Die Verlegung der Anbindeleitungen hat mit minimaler Steigung zum Verteiler zu erfolgen, damit eine Entlüftung ermöglicht wird. Diese erfolgt vorzugsweise horizontal in der Sauberkeitsschicht bzw. in

Energiepfähle: Thermische Nutzung des Untergrundes Ausgangslage Temperatur des Untergrundes ca. 8-12°C

Sommer Gebäudekühlung Untergrund dient als Wärmesenke

Herbst Wärrmespeicherung im Untergrund bei ca. 12-16°C

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Winter Gebäudeheizung Untergrund dient als Wärmequelle

Frühling Kältespeicherung im Untergrund bei ca. 4-8°C

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Auf der Baustelle hergestellte, im Betrieb nicht zugängliche Rohrverbindungen sind durch wartungsfreie Verbindungstechnik z.B. Uponor Quick & Easy oder Heizwendelformteile herzustellen.

einem Sandbett – bei PE-Xa ohne Sandbett möglich – unter der Fundamentplatte bis zum jeweiligen Verteiler. Es ist darauf zu achten, dass die Anbindeleitungen nicht im direkten Kontakt zueinander liegen, um keinen thermischen Kurzschluss zwischen den Vor- und Rückläufen zu bewirken. Idealerweise sollte die Rücklaufanbindungen als gedämmte Rohrvariante z.B. mit Uponor Ecoflex Thermo Mini ausgeführt werden. Die Anbindeleitungen können entweder einzeln (parallel) oder in Sammelsträngen (seriell) zum jeweiligen Verteiler geführt werden. Die Verbindung jedes einzelnen Pfahles mit dem jeweiligen Verteiler hat den Vorteil, dass bei Ausfall eines Pfahles auch nur dessen Leistung verloren geht. Alle Verteiler und Armaturen sollten außerhalb der Gebäude regenwassergeschützt in zugänglichen Schächten installiert werden. Alle

Abdrücken der einzelnen Energiepfahlinstallationen

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Uponor Ecoflex Thermo Mini

Energiepfähle sollten an den Verteilern durch Kugelhähne eine Absperrmöglichkeit aufweisen. Die Anbindeleitungen sind spannungsfrei an die Verteiler anzuschließen. Die gegenseitige Beeinflussung der Energiepfähle ist zu beachten. Die Anzahl und Anordnung der Energiepfähle nach energetischen Gesichtspunkten ist in der Regel nicht möglich und wird über die statischen Voraussetzungen des Gebäudes definiert. Eine Möglichkeit der Beeinflussung sind sogenannte „verlorene Pfähle“, d.h. diese werden nicht geothermisch aktiviert oder ohne statische Anforderung zusätzlich als Energiepfähle installiert.

Alle Anbindeleitungen im Bereich der Mauerdurchführung sowie alle im Haus installierten soleführende Rohre müssen nach DIN 4140-2 kältetechnisch (wasserdampfdiffusionsdichte Dämmung) gedämmt werden, um Kondenswasserbildung zu vermeiden. Um ein Einfrieren der Wärmetauscherrohre, Anbindeleitungen und des Verdampfers zu vermeiden, wird die Wärmepumpenanlage mit Sole – in der Regel einem Gemisch aus Wasser und Glykol (Wärmeträgermedium) gefüllt. Wichtig Aus statischen Gesichtspunkten sind die Temperaturlimits der eingesetzten Sole (min. > 0 °C/max. 25 – 30 °C) zu berücksichtigen.

Anbindung der Energiepfähle mit Uponor PE-Xa Rohren

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Für die Befüllung sind an geeigneter Stelle entsprechende Füll- und Entleerungseinrichtungen vorzusehen. Um eine Überfüllung zu vermeiden, ist die Wärmepumpenanlage mit einem entsprechenden Sicherheitsventil auszuführen. Der Anteil an Glykol liegt im Regelfall bei 25 – 30 %. Dadurch sind die Druckverluste der Kollektorrohre um 1,5 – 1,7 größer; dies ist bei der Pumpendimensionierung entsprechend zu beachten.

Versorgungsleitung

min. 70 cm

Trassenwarnband 30 - 40 cm über Rohr

120 - 150 cm

Hauptverfüllung einschl. Straßenkonstruktion Bettung min. 30 cm. Sand, bei vorgedämmten Rohrsystemen PE-Xa ohne Sandbett möglich

Wärmeträgermedien für Wärmetauscherrohre und Anbindeleitungen sind grundsätzlich so zu wählen, dass im Fall einer Leckage eine Grundwasser- und Bodenverschmutzung vermieden oder möglichst gering gehalten wird. Es sind Substanzen zu wählen, die möglichst ungiftig oder bei organischen Substanzen biologisch abbaubar sind – VDI 4640.

Bettung der Anbindeleitungen. Vorlauf ungedämmt – Rücklauf gedämmt.

deleitungen in einem entsprechendem Sandbett zu verlegen. Einzig bei PE-Xa Rohren kann durch seine Beständigkeit gegen langsames und schnelles Risswachstum auf eine Sandbettung verzichtet werden.

Die Fixierung der Anbindeleitungen in Bezug auf Höhenlage und Rohrabstand kann mittels Erdnägeln, oder durch Aufknüpfen der Rohre auf Bewehrungsmatten erfolgen.

Wasservolumen pro Rohrdimension Die Druckprüfung hat nach EN 805 zu erfolgen. In Abhängigkeit von der eingesetzten Rohrart sind die Anbin-

Wichtig Das Frostschutzmittel und das Wasser müssen in einem ausreichend großen Behälter vermischt werden, bevor der Uponor Energiepfahl mit dem Gemisch befüllt wird!

PE-Xa Rohrdimension [mm]

Innendurchmesser [mm]

Wasservolumen [l/m]

20 x 2,0 25 x 2,3 32 x 2,9 40 x 3,7 50 x 4,6 63 x 5,8 75 x 6,8 90 x 8,2 110 x 10,0 125 x 11,4

16,0 20,4 26,2 32,6 40,8 51,4 61,4 73,6 90,0 102,2

0,201 0,327 0,539 0,835 1,307 2,075 2,961 4,254 6,362 8,203

Rechtliche Grundlagen Für alle Energiepfahlanlagen sind die länderspezifischen Vorschriften wie die VDI 4640 und Wasserhaushaltsgesetz (D), SIA D 0190, SIA D 0179 und BAFU-Vollzugsrichtlinie (CH) österreichische Wasserrechtsgesetz, Gewerbeordnung und Bauordnung (A) und zu beachten.

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Uponor Lieferprogramm Energiepfähle Uponor Geothermie PE-Xa Rohr, SDR11, 12,5 bar Vernetztes Polyethylenrohr nach Verfahren Engel (PE-Xa). Gefertigt nach DIN 16892/16893. Einsetzbar als Kollektorrohr für Horizontalkollektoren, Energiepfähle und Anbindesysteme. Naturfarbend mit schwarzer PE Außenschicht, mit weißer Kennzeichnung, 2 Jahre UV stabilisiert. Anwendungstemperaturen: -50 °C bis 95 °C. Eignung als einzige Rohrart nach DVGW Regelwerk W400-2 für die sandbettfreie Verlegung. Zugelassen für das Heizwendelschweißen. Art-Nr.

d [mm]

s [mm]

1058045

20

2

L [m]

1058044

20

2

50

1058043

20

2

200

1058042

20

2

100

1058046

25

2,3

1058047

25

2,3

50

1058048

25

2,3

100

1058049

25

2,3

200

1058054

32

2,9

1058055

32

2,9

50

1058056

32

2,9

100

1058057

32

2,9

150

1058058

32

2,9

200

Kurztext

LE

Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 20 SDR11, 20x2,0mm, Fixlänge Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 20 SDR11, 20x2,0mm, 50m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 20 SDR11, 20x2,0mm, 200m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 20 SDR11, 20x2,0mm, 100m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 25 SDR11, 25x2,3mm, Fixlänge Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 25 SDR11, 25x2,3mm, 50m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 25 SDR11, 25x2,3mm, 100m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 25 SDR11, 25x2,3mm, 200m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 32 SDR11, 32x2,9mm, Fixlänge Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 32 SDR11, 32x2,9mm, 50m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 32 SDR11, 32x2,9mm, 100m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 32 SDR11, 32x2,9mm, 150m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 32 SDR11, 32x2,9mm, 200m Ring

VE

ME

RG

-

m

T1

50

m

T1

200

m

T1

100

m

T1

-

m

T1

50

m

T1

100

m

T1

200

m

T1

-

m

T1

50

m

T1

100

m

T1

150

m

T1

200

m

T1

Uponor Verbindungstechnik Uponor Heizwendelschweiß U-Bogen Heizwendelschweißformstück aus PE100 schwarz zur Verbindung von Uponor PE-Xa Geothermie Rohren

Art-Nr.

d [mm]

Kurztext

1058345

25

Uponor Heizwendelschweiß U-Bogen 25 für Geothermie PE-Xa Rohr 25x2,3 mm

LE

VE

ME

1

Set T3

RG

Systemkomponenten Frostschutzmittel Frostschutzmittel

64

Art-Nr.

V [l]

Kurztext

1047090

25

1047089

25

Uponor Propylene Glykol Konzentrat 25 l Uponor Ethylen Glykol Konzentrat 25 l

LE

VE

ME

1

St. T3

RG

1

St. T3

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2


Systemkomponenten Uponor Rohrkappen für Uponor PE-Xa Rohre

Art-Nr.

d [mm]

Kurztext

1058490

20

1058491

25

1058492

32

1058493

40

1058494

50

Uponor Rohrkappe 20 für PE-Xa Rohr 20x2,0 mm Uponor Rohrkappe 25 für PE-Xa Rohr 25x2,3 mm Uponor Rohrkappe 32 für PE-Xa Rohr 32x2,9 mm Uponor Rohrkappe 40 für PE-Xa Rohr 40x3,7 mm Uponor Rohrkappe 50 für PE-Xa Rohr 50x4,6 mm

LE

VE

ME

20

St. T3

RG

20

St. T3

15

St. T3

10

St. T3

10

St. T3

Uponor Geothermie Abdrückgarnitur Für die Druckprüfung Uponor Geothermie PE-Xa Rohre nach EN 805. Klemmringverschraubung aus Messing. Inklusive Uponor Abdrückventil.

Art-Nr.

d [mm]

Kurztext

1058351

20

1058352

25

Uponor Geothermie Abdrückgarnitur für PE-Xa Rohre 20 x 2,0 mm Uponor Geothermie Abdrückgarnitur für PE-Xa Rohre 25 x 2,3 mm

LE

VE

ME

10

St. T3

RG

10

St. T3

Uponor Industrie-Rohrbinder zur Befestigung von Uponor PE-Xa Rohren nach Verfahren Engel auf bauseitige Mattenbewehrung oder Trägermatten Werkstoff: Polyamid Art-Nr.

b [mm]

l [mm]

Kurztext

LE

1005287

5

200

13000 100

St. B7

1005372

7

280

Uponor Industrie-Rohrbinder L200 zur Rohrmontage auf Trägermatte Uponor Industrie-Rohrbinder L280 zur Rohrmontage auf Trägermatte

VE

ME

RG

100

St. B7

Hinweis: Verkauf von Art-Nr. 1005287 pro Verpackungseinheit von 1 Beutel = 100 St. zum Preis von 9,00 EUR. Verkauf von Art-Nr. 1005372 pro Verpackungseinheit von 1 Beutel = 100 St. zum Preis von 13,00 EUR.

Uponor Flipflex Rohrführungsbogen zur Fixierung von Rohrbiegungen

Art-Nr.

d [mm]

r [mm]

Kurztext

1034554

16-20

120

1034555

21-25

120

Uponor Flipflex Rohrführungsbogen für Rohrdimension 16 - 20 mm Uponor Flipflex Rohrführungsbogen für Rohrdimension 21 - 25 mm

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2

LE

VE

ME

1

St. T3

RG

1

St. T3

65


Erdsonden System/Einsatzbereich Zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie werden aus Platzgründen sehr oft Erdsonden verwendet. Erdsonden können in nahezu jedem Untergrund eingesetzt werden.

Vorteile Vergleichsweise platzsparende Art der Geothermie Vielseitige Untergründe für den Einbau möglich Sowohl aktives und passives Kühlen als auch Heizen möglich Ideale Lösung für Wohnungsund Nicht-Wohnungsbau Schematisch Darstellung einer Erdsondenanlage

Anwendungsbeschreibung Erdsonden sind prinzipiell Wärmetauscher, welche vertikal in das Erdreich eingebracht werden. Hierdurch wird die im Boden vorhandene Wärme, in Kombination mit einer Wärmepumpe, für das Heizen von Gebäuden und für die Erwärmung von Warmwasser nutzbar gemacht. So wie auch andere Geothermiesysteme können Erdsonden im Sommer auch zum passiven und aktiven Kühlen verwendet werden. Dies ist einer der Hauptvorteile gegenüber konventionellen Heizsystemen. Hierbei wird die Wärme, die beim Kühlen eines Gebäudes im Sommer anfällt, ins Erdreich abgegeben.

Die erforderliche Entzugsleistung ist abhängig von den geologischen und klimatischen Bedingungen, der Wärmeentzugstechnik und dem saisonal schwankenden Wärmebe-

darf des Verbrauchers. Für größere Leistungen können sog. Sondenfelder generiert werden. Dies ist eine Zusammenfassung mehrerer Sonden.

Uponor Einfach U-Sonde

Uponor G12 Sonde

Sole, ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel. Die Sole entzieht dem Erdreich Wärme, transportiert diese zum Verdampfer der Wärmepumpe und fließt anschließend

abgekühlt wieder zurück in die Erdsonde. Die dem Erdreich entzogenen Energie wird mit Hilfe des Verdichters in der Wärmepumpe auf das benötigte Temperaturniveau des

Anwendungsgrenzen Eine Erdwärmesonde besteht im Allgemeinen aus ein oder zwei parallelen, U-förmigen Kunststoffrohren. In beiden Rohren zirkuliert eine Wärmeträgerflüssigkeit, die sog. 66

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2


Temperatur (Erdoberfläche) [°C]

Heizsystems gebracht. In der Regel liegt dies bei ca. 35°C Vorlauftemperatur. Eine möglichst niedrige Systemtemperatur ist anzustreben, um somit die Voraussetzung für eine hohe Jahresarbeitszahl zu schaffen.

Die Temperaturen in der obersten Erdschicht variieren mit den Jahreszeiten. Sobald aber die Frostgrenze

5

10

15

20

0 Uponor Erdsonde

Einbautiefe: 30 bis 250 m

5

Tiefe im Boden [m]

Die Erdsonden für die Nutzung der oberflächennahen Geothermie sind je nach System bis zu 400 m lang. Schweißung zwischen Sondenfuß und Sondenrohr werden werkseitig mit einer Druckprobe nach EN 805 überprüft. Auf der Baustelle darf keine Schweißung mehr an dem vertikalen Teil der Erdwärmesonde vorgenommen werden. Die Erdwärmesonde muss vorkonfektioniert und druckgeprüft auf die Baustelle geliefert werden

0

10

15

20 0

5

10

15

20

Temperatur (Tiefe) [°C] Im Mittel steigt die Bodentemperatur ca. alle 33 m um 1 °C an. 1. Februar

1. Mai

unterschritten wird, werden diese Schwankungen deutlich geringer. Ab einer Tiefe von ca. 15 m hat das Erdreich eine weitgehende konstan-

1. November

1. August

te Temperatur. Erdsonden unterliegen somit nur in einem sehr geringen Maß den saisonalen Temperaturschwankungen.

Erdsonden-Typen Bei den Erdsonden unterscheidet man grundsätzlich drei verschiedene Grundkonstruktionen:

Sonderform: gedämmtes Rohr mit zirkular mehrfach angebrachten äußeren ungedämmten Rohren

Querschnitt durch eine einfach U-Sonde

Querschnitt durch eine Doppel U-Sonde

Querschnitt durch eine Koaxialsonde

Einfach U-Sonde Eine Einfach U-Sonde besteht aus zwei Kollektorrohren, die am unteren Ende – am sogenannten Sondenfuß – durch ein in der Regel U-förmigenes PE-Schweißformstück verbunden sind. Somit verfügt die Einfach U-Sonde über eine Vor- und Rücklaufleitung.

Doppel U-Sonde Eine Doppel U-Sonde besteht aus vier Kollektorrohren, die am Sondenfuß – paarweise durch ein in der Regel doppel U-förmiges PE-Schweißformstück verbunden sind. Somit hat die Doppel U-Sonde je zwei Vor- und Rücklaufleitungen.

Koaxialsonde Koaxial ist die Bezeichnung für übereinstimmende Rotationsachsen dreidimensionaler Elemente. Eine Koaxialsonde ist somit eine Sonde bestehend aus zwei Kollektorrohren, die ineinander verbaut werden (Innenrohr und Außenrohr). Somit wird je nach Einsatzart entweder das Innenrohr zum Vor- oder Rücklauf.

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2

67


Auslegung von Erdsonden Die Dimensionierung von Erdsonden ist von der Untergrundbeschaffenheit, der jährlichen Betriebsstundenzahl der Wärmepumpenanlage, dem Bohrlochdurchmesser, der Bohrlochverfüllung, Lage der Rohre im Bohrloch und bei Erdsondenanlagen von der gegenseitigen Beeinflussung abhängig.

Übergangswiderstände: Erdreich < > Bohrlochverfüllung < > Rohr < > Wärmeträgermedium (Sole)

Je geringer der thermische Bohrlochwiderstand Rb, desto höher die Wärmeübertragung. Der thermische Bohrlochwiderstand gibt den Temperaturverlust beim Übergang der Wärme aus dem Untergrund auf das Wärmeträgermedium (Sole) an. Entscheidende Kriterien für den Bohrlochwiderstand sind der Bohrlochdurchmesser, die Wärmeleitfähigkeit des Verfüllmaterials und die Art der Erdsonde.

Rc Wärmeübergangskoeffizient Wärmeträgermedium/Rohr RS Wärmeübergangskoeffizient Sondenrohr RV Wärmeübergangskoeffizient Verfüllmaterial

Ein geringerer Bohrlochdurchmesser verringert den Bohrlochwiderstand. Höhere Wärmeleitfähigkeiten der Bohrlochverfüllung vermindern den Wärmeverlust beim Wärmeübergang bzw. verringern den Bohrlochwiderstand. Der thermische Bohrlochwiderstand setzt sich somit aus den Übergangswiderständen einzelner Elemente sowie den spezifischen Materialwiderständen zusammen.

68

Materialwiderstände: Rb = Rc + RS + RV [W/(m²K)]

Die erforderliche Sondenlänge L richtet sich nach der spezifischen Entzugsleistung qE des Untergrunds und der Kälteleistung QO der Sole/ Wasser-Wärmepumpe.

L=

QO qE

[m]

Die Kälteleistung entspricht dem aus der Umgebung entzogenen Leistungsanteil der Wärmepumpe und stellt die Differenz der Heizleistung QH und der elektrischen Leistungsaufnahme Pel dar.

QO = QH + Pel

[W]

Bei der Dimensionierung der Anbindeleitungen der Erdsonden ist auf geringe Druckverluste – wichtig erhöhte Zähigkeit der Sole gegenüber Medium Wasser – zu achten, da die Pumpenleistung die Jahresarbeitszahl β der Wärmepumpenan-

Spezifische Entzugsleistung pro Meter Sondentiefe Untergrund

Spezifische Entzugsleistung qE pro m Sondentiefe für Heizleistungen bis 30 kW 1800 h/a 2400 h/a 25 W/m 20 W/m

Schlechter Untergrund, trockenes Sediment Normales Festgestein Untergrund und 60 W/m wassergesättigtes Sediment Festgestein mit hoher 84 W/m Wärmeleitfähigkeit

Bei längeren Laufzeiten ist neben der spez. Enzugsleistung auch die spez. jährliche Entzugsarbeit zu berücksichtigen. Für Erdwärmesonden sollte diese zwischen 100 und 150 kWh/(m · a) liegen. Für die Schweiz gelten die Auslegungsbedingenen der AWP/FWS.

50 W/m 70 W/m

Quelle VDI 4640

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2


lage verringert. Die Strömungsgeschwindigkeit sollte maximal 1 m/s betragen. Die Strömungsgeschwindigkeit in den Erdsonden sollte turbulent sein, da turbulente Strömung den Wärmeübergang vom Rohr auf die Sole verbessert und somit sich die Soletemperatur erhöht. Bei der monovalenten Auslegung der Sole/Wasser-Wärmepumpe muss die Wärmequelle auf den Leistungsbedarf des Gebäudes QG und nicht auf den der Wärmepumpe ausgelegt werden. Der Gesamtleistungsbedarf QWP beinhaltet den Leistungsbedarf des Gebäudes QG und zur Brauchbzw. Warmwasserbereitung Qww unter Berücksichtigung einer Sperrzeit Z.

QWP = (QG + QWW) · Z

steht. Zur Kompensation der Betriebsstundenerhöhung muss dann die Sondenlänge vergrößert werden und ein erhöhter Stromverbrauch ist die Folge. Als Faustformel gilt: Bei der monovalenten Auslegung einer Sole/Wasser-Wärmepumpe muss die Leistung der Wärmepumpe mindestens 100 % des Gesamtleistungsbedarfs betragen. Für die Auslegung größerer Erdsondenanlagen (> 30 KW) ist die Kenntnis der thermischen Eigenschaften des Untergrundes von wesentlicher Voraussetzung. Die Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit aus ungestörten Proben von Bohrkernen einer Probebohrung ist prinzipiell möglich, jedoch eine sehr aufwendige Methode, die nur im Labor durchzuführen ist.

Thermal Response Test Der Thermal Response Test wird an einer bereits fertig erstellten Sonde durchgeführt. Der Erdsonde wird dabei eine konstante thermische Leistung zugeführt und entzogen und die Auswertung erfolgt über die Kelvin`sche Linienquellentheorie. Das Ergebnis stellt die geologischen Verhältnisse am Standort exakt über die gesamte Bohrlochlänge und unter typischen Betriebsbedingungen inklusive den Einfluss eines möglichen vorhandenen Grundwasserflusses dar. Aufgrund der komplexen geologischen und hydrogeologischen Zusammenhänge der Erdsondendimensionierung sowie der speziellen technischen Kenntnissen sind Planung, Simulation und Ausführung von Erdsondenanlagen nur von Fachunternehmen durchzuführen.

[W]

Wird bei der Wahl der Wärmepumpe auf ein Modell mit geringerer Heizleistung bzw. kürzerer Sondenlänge zurück gegriffen, so erhöhen sich die Betriebsstunden der Wärmepumpe. Dies bedeutet, dass die Erdsonde mehr belastet wird bzw. eine größere Entzugsarbeit ent-

Die Auslegung von Erdsondenanlagen mit entsprechenden Simulationsprogrammen setzt die Information der effektiven thermischen Leitfähigkeit über die gesamte Bohrlochlänge voraus. Diese Information wird in der Praxis durch den Thermal Response Test (TRT) direkt vor Ort am Standort ermittelt.

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2

69


Verlegung und Installation

Die Verlegung der Anbindeleitungen hat mit minimaler Steigung zum Verteiler zu erfolgen, damit eine Entlüftung ermöglicht wird.

Alle Anbindeleitungen im Bereich der Mauerdurchführung sowie alle im Haus installierten soleführende Rohre müssen nach DIN 4140-2 kältetechnisch (wasserdampfdiffusionsdichte

Hauptverfüllung einschl. Straßenkonstruktion

Versorgungsleitung

Trassenwarnband 30 - 40 cm über Rohr

120 - 150 cm

Ist die Verlegung gleichlanger Erdsonden inkl. Anbindeleitungen nicht gegeben, so hat ein hydraulischer Abgleich mit Einregulierventilen zur Wahrung gleicher Druckverluste je Erdsondeninstallation, stattzufinden.

Auf der Baustelle hergestellte, im Betrieb nicht zugängliche Rohrverbindungen sind durch wartungsfreie Verbindungstechnik z.B. Heizwendelformteile herzustellen.

min. 70 cm

Bei der Verlegung im Tichelmannprinzip wird die benötigte Sondenlänge für die entsprechende Entzugsleistung in parallel geschaltete Erdsonden aufgeteilt. In Bezug auf den Druckverlust ist somit der Volumenstrom der einzelnen Erdsonden, die Rohrlängen und Rohrdurchmesser zu beachten.

Erdsonden sollten zur Vermeidung der gegenseitigen thermischen Beeinflussung in einen von der Umgebung (länderspezifisch) abhängigen Mindestabstand installiert werden. Bei grundwasserführendem Untergrund sollten die Erdsonden quer zur Grundwasserfließrichtung angeordnet werden. Die Versiegelung der Erdsondenbereiche ist zu vermeiden.

Bettung min. 30 cm. Sand, bei vorgedämmten Rohrsystemen PE-Xa ohne Sandbett möglich

Alle Erdsonden inkl. deren Anbindeleitungen sollten von gleicher Länge sein und nach dem Tichelmannprinzip über Vor- und Rücklaufverteiler mit Sammelleitungen an eine Wärmepumpe angeschlossen werden.

Bettung der Anbindeleitungen. Vorlauf ungedämmt – Rücklauf gedämmt.

Betriebssicherheit Alle Verteiler und Armaturen sollten außerhalb der Gebäude regenwassergeschützt in zugänglichen Schächten installiert werden. Alle Erdsonden sollten an den Verteilern durch Kugelhähne eine Absperrmöglichkeit aufweisen. Die Anbindeleitungen sind spannungsfrei an die Verteiler anzuschließen.

70

In Abhängigkeit von der eingesetzten Rohrart sind die Anbindeleitungen in einem entsprechendem Sandbett zu verlegen. Einzig bei PE-Xa Rohren kann durch seine Beständigkeit gegen langsames und schnelles Risswachstum auf eine Sandbettung verzichtet werden.

Dämmung) gedämmt werden, um Kondenswasserbildung zu vermeiden. Um ein Einfrieren der Erdsondeninstallation und des Verdampfers zu vermeiden wird die Wärmepumpenanlage mit Sole – in der Regel einem Gemisch aus Wasser und Glykol (Wärmeträgermedium) befüllt.

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2


Bau und Umwelt Wärmeträgermedien für Wärmetauscherrohre und Anbindeleitungen sind grundsätzlich so zu wählen, dass im Fall einer Leckage eine Grundwasser- und Bodenverschmutzung vermieden oder möglichst gering gehalten wird. Es sind Substanzen zu wählen, die möglichst ungiftig oder bei organischen Substanzen biologisch abbaubar sind – VDI 4640.

Die Erdsonden werden vorgefertigt auf die Baustelle angeliefert. Um nach der Bohrung die Erdsonde einzubringen, ist diese vor dem Einsetzen mit Wasser zu füllen, um ein Aufschwimmen zu verhindern. In der Regel werden zusätzliche Gewichte am Sondenfuß angebracht. Diese sind bei der Bestimmung der Bohrlochlängen entsprechende mit einzukalkulieren.

Wasservolumen pro Rohrdimension PE-Xa Rohrdimension [mm]

Innendurchmesser [mm]

Wasservolumen [l/m]

40 x 3,7 50 x 4,6 63 x 5,8 75 x 6,8 90 x 8,2 110 x 10,0 125 x 11,4

32,6 40,8 51,4 61,4 73,6 90,0 102,2

0,835 1,307 2,075 2,961 4,254 6,362 8,203

Für die Befüllung sind an geeigneter Stelle entsprechende Füll- und Entleereinrichtungen vorzusehen. Um eine Überfüllung zu vermeiden, ist die Wärmepumpenanlage mit einem entsprechenden Sicherheitsventil auszuführen.

Die Wahl des Bohrlochdurchmessers ist von der Konstruktion der Erdsonde sowie von den länderspezifischen Gegebenheiten abhängig. Je kleiner der Bohrlochdurchmesser umso besser ist der Wärmeübergang.

Die Anteile an Glykol liegen im Regelfall bei 25 – 30 %. Dadurch sind die Druckverluste der Kollektorrohre um 1,5 – 1,7 größer; dies ist bei der Pumpendimensionierung entsprechend zu beachten.

Ist eine Verfüllung der Erdsonde vorgeschrieben, sollte dies mit thermisch verbesserter Hinterfüllung erfolgen. Standard Hinterfüllungen wie Betonit besitzen eine Wärmeleitfähigkeit von 0,7 – 0,8 W/mK;

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2

thermisch verbesserte Hinterfüllung von bis zu 2,5 W/mK. Dadurch lassen sich höhere Soletemperaturen erzielen oder die nötigen Sondenlängen bei gleicher Soletemperatur verkürzen. Die Verpressung der Erdsonden über ein Verfüllrohr bzw. Injektionsrohr sollte stets von unten nach oben geschehen, um Hohlräume zu vermeiden. Abstandshalter zwischen den Sondenrohren vermeiden einen thermischen Kurzschluss zwischen Vorund Rücklauf. Mit Abstandshalter werden die Sondenrohre weiter außen näher an die Bohrlochwand fixiert und somit der Wärmeübergang von Bohrlochwand zu den Sondenrohren verbessert. Wichtig Das Frostschutzmittel und das Wasser müssen in einem ausreichend großen Behälter vermischt werden, bevor der Uponor Erdsonde mit dem Gemisch befüllt wird!

71


Die Druckprüfung hat nach EN 805 zu erfolgen. Dabei ist darauf zu achten, dass diese kurz nach der Verfüllung – vor Aushärtung des Verfüllmaterials geschieht oder erst nach Aushärtung des Verfüllmaterials, um die Bildung eines Luftringspaltes nach Druckwegnahme zwi-

schen Rohrwand und Verfüllmaterial zu vermeiden. Die Bildung eines Luftringspaltes führt zu einer Dämmwirkung durch die Luft und damit zur deutlichen Verminderung des Wärmeübergangs auf die Rohrwand bzw. auf das Wärmeträgermedium.

Die Fixierung der Anbindeleitungen in Bezug auf Höhenlage und Rohrabstand kann durch Aufknüpfen der Rohre auf Bewehrungsmatten erfolgen.

Rechtliche Grundlagen Für alle Erdsondenbohrungen sind die länderspezifischen Genehmigungen der zuständigen Behörden – vor allem auch lokal unterschiedliche Vorschriften sowie die VDI 4640, Wasserhaushaltsgesetz und Bergrecht (D), SIA 384/6 und BAFU-Vollzugsrichtlinie (CH), österreichische Wasserrechtsgesetz, Gewerbeordnung und Bauordnung (A), Commodo-Gesetz (Lux) sind zu beachten. Ausführende Bohrunternehmen sollten eine Zertifizierung nach DVGW W120 (D), ein FWS Gütesiegel Erdwärmesonde (CH), BRL SIKB 2000 (Nl) vorweisen können.

72

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Uponor Lieferprogramm Anbindesysteme Uponor Geothermie PE-Xa Rohr, SDR11, 12,5 bar Vernetztes Polyethylenrohr nach Verfahren Engel (PE-Xa). Gefertigt nach DIN 16892/16893. Einsetzbar als Kollektorrohr für Horizontalkollektoren, Energiepfähle und Anbindesysteme. Naturfarbend mit schwarzer PE Außenschicht, mit weißer Kennzeichnung, 2 Jahre UV stabilisiert. Anwendungstemperaturen: -50 °C bis 95 °C. Eignung als einzige Rohrart nach DVGW Regelwerk W400-2 für die sandbettfreie Verlegung. Zugelassen für das Heizwendelschweißen. Art-Nr.

d [mm]

s [mm]

1058046

25

2,3

L [m]

1058047

25

2,3

50

1058048

25

2,3

100

1058049

25

2,3

200

1058054

32

2,9

1058055

32

2,9

50

1058056

32

2,9

100

1058057

32

2,9

150

1058058

32

2,9

200

1058059

40

3,7

1058060

40

3,7

50

1058061

40

3,7

100

1058062

40

3,7

200

1058063

50

4,6

1058064

50

4,6

50

1058065

50

4,6

100

1058066

50

4,6

200

Kurztext

LE

Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 25 SDR11, 25x2,3mm, Fixlänge Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 25 SDR11, 25x2,3mm, 50m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 25 SDR11, 25x2,3mm, 100m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 25 SDR11, 25x2,3mm, 200m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 32 SDR11, 32x2,9mm, Fixlänge Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 32 SDR11, 32x2,9mm, 50m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 32 SDR11, 32x2,9mm, 100m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 32 SDR11, 32x2,9mm, 150m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 32 SDR11, 32x2,9mm, 200m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 40 SDR11, 40x3,7mm, Fixlänge Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 40 SDR11, 40x3,7mm, 50m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 40 SDR11, 40X3,7mm, 100m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 40 SDR11, 40x3,7mm, 200m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 50 SDR11, 50x4,6mm, Fixlänge Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 50 SDR11, 50x4,6mm, 50m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 50 SDR11, 50x4,6mm, 100m Ring Uponor Geothermie PE-Xa Rohr 50 SDR11, 50x4,6mm, 200m Ring

VE

ME

RG

-

m

T1

50

m

T1

100

m

T1

200

m

T1

-

m

T1

50

m

T1

100

m

T1

150

m

T1

200

m

T1

-

m

T1

50

m

T1

100

m

T1

200

m

T1

-

m

T1

50

m

T1

100

m

T1

200

m

T1

Uponor PE-Xa Sammel- und Verteilleitungen Uponor PE-Xa Rohr Trinkwasser, SDR 11, 12,5 bar Vernetztes Polyethylenrohr nach Verfahren Engel (PE-Xa). Gefertigt nach DIN 16892/16893. MPA-überwacht. Gekennzeichnet mit DVGW-Reg.-Nr. DW-8440BQ0075 und DW-8441BQ0076. Hellblau durchgefärbt, lichtdicht, mit schwarzer Kennzeichnung. Dauerbetriebsdruck gemäß DVGW 12,5 bar. Werksfreigabe 16 bar. Eignung als einzige Rohrart nach DVGW Regelwerk W400-2 für die sandbettfreie Verlegung. Art-Nr.

d [mm]

s [mm]

Kurztext

LE

VE

ME

RG

1018050

63

5,8

200

50

m

K1

1018054

75

6,8

50

m

K1

1018059

90

8,2

50

m

K1

1018065

110

10,0

50

m

K1

1048050

125

11,4

Uponor PE-Xa Rohr Trinkwasser 63 SDR 11, 63x5,8, 50m Ring Uponor PE-Xa Rohr Trinkwasser 75 SDR 11, 75x6,8, 50m Ring Uponor PE-Xa Rohr Trinkwasser 90 SDR 11, 90x8,2, 50m Ring Uponor PE-Xa Rohr Trinkwasser 110 SDR 11, 110x10,0, 50m Ring Uponor PE-Xa Rohr Trinkwasser 125 SDR 11, 125x11,4 50m Ring

50

m

K1

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2

73


Uponor Flexible, vorgedämmte Rohrsysteme Uponor Ecoflex Thermo Mini flexibles, vorgedämmtes, selbstkompensierendes Kunststoff-Rohrleitungssystem für die Erdverlegung. Zum Transport von Heizwasser. Mediumrohr: Vernetztes Polyethylen (PE-Xa) gemäß DIN 16892/16893. Sauerstoffdiffusionsdicht nach DIN 4726. Korrosions- und verrottungsfrei. Max. Temperatur- und Druckbelastung: +95°C/ 6 bar Dämmmaterial: Einlagiger, alterungsbeständiger, geschlossenzelliger, vernetzter Polyethylen Dämmstoff, dauerelastisch, Wasseraufnahme gem. DIN 53428 kleiner 1% Vol. Mantelrohr: Gewelltes Polyethylen (PE-80). Mit statischer Nachweisführung für SLW60 nach ATV-DVWK-A127. Art-Nr.

d [mm]

s [mm]

DN [mm]

d2 [mm]

Bieger. [m] Gew. [kg]

Kurztext

1018132

25

2,3

20

68

0,2

0,5

1018133

32

2,9

25

68

0,25

0,55

Uponor Ecoflex Thermo Mini 25 25x2,3 /68 Uponor Ecoflex Thermo Mini 32 32x2,9 /68

LE

VE

ME

RG

200

m

H1

150

m

H1

Uponor Ecoflex Thermo Twin flexibles, vorgedämmtes, selbstkompensierendes Kunststoff-Rohrleitungssystem für die Erdverlegung zum Transport von Heizwasser. Vor- und Rücklauf mit integriertem, farblich gekennzeichneten „Dog-Bone“ zur eindeutigen Zuordnung. Wärmedurchlasskoeffizient nach VDI-2055 fremdüberwacht. Mediumrohre: Vernetztes Polyethylen (PE-Xa) gemäß DIN 16892/16893. Sauerstoffdiffusionsdicht nach DIN 4726. Korrosions- und verrottungsfrei. Max. Temperatur- und Druckbelastung: +95°C/ 6 bar Dämmmaterial: Mehrlagiger, alterungsbeständiger, geschlossenzelliger, vernetzter Polyethylen Dämmstoff, dauerelastisch, Wasseraufnahme gem. DIN 53428 kleiner 1% Vol. Mantelrohr: Gewelltes Polyethylen (PE-80). Mit statischer Nachweisführung für SLW60 nach ATV-DVWK-A127. Zulassungen: VDI / Kiwa Gesamtsystemzertifizierung - Überwacht nach VDI 2055 Kiwa KOMO Systemzertifizierung nach BRL 5609 Deklaration nach DIN EN 15632 durch Zertifizierungsstelle Kiwa N.V. DIN-CERTCO Wärmeverlustzertifizierung - Überwacht nach VDI 2055. Art-Nr.

dxs [mm]

d2 [mm]

Bieger. [m] Gew. [kg]

Kurztext

1018134

25x2,3 25x2,3

d1xs1 [mm] DN [mm]

20+20

175

0,5

2,2

1018135

32x2,9 32x2,9

25+25

175

0,6

2,4

1018136

40x3,7 40x3,7

32+32

175

0,8

2,6

1018137

50x4,6 50x4,6

40+40

200

1

3,5

Uponor Ecoflex Thermo Twin 25 2x25x2,3 /175 Uponor Ecoflex Thermo Twin 32 2x32x2,9 /175 Uponor Ecoflex Thermo Twin 40 2x40x3,7 /175 Uponor Ecoflex Thermo Twin 50 2x50x4,6 /200

LE

VE

ME

RG

200

m

H1

200

m

H1

200

m

H1

100

m

H1

d x s = Vorlauf, d1 x s1 = Rücklauf

74

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2


Uponor Rohrverbindungstechnik Uponor Heizwendelschweiß Y-Stück Heizwendelschweißformstück aus PE100 schwarz zur Verbindung von Uponor Geothermie PE-Xa Rohren Für Zusammenführung von Vor- bzw. Rückläufen Am Vor- bzw. Rücklaufstutzen ist jeweils die Heizwendel integriert. Zur Verbindung des Zusammenführungsabgang mit der Sammelleitung ist ein zusätzliche Heizwendelschweißmuffe notwendig Art-Nr.

d1 [mm]

d2 [mm]

Kurztext

1058337

32

25

1058338

40

32

1058339

50

40

Uponor Heizwendelschweiß Y-Stück 32-25-25 Uponor Heizwendelschweiß Y-Stück 40-32-32 Uponor Heizwendelschweiß Y-Stück 50-40-40

LE

VE

ME

1

St. T3

RG

1

St. T3

1

St. T3

Uponor Heizwendelschweißmuffe Heizwendelschweißformstück aus PE100 schwarz zur Verbindung von Uponor Geothermie PE-Xa Rohren

Art-Nr.

d [mm]

Kurztext

1058348

32

1058349

40

1058350

50

Uponor Heizwendelschweißmuffe 32 für Geothermie PE-Xa Rohr 32x2,9 mm Uponor Heizwendelschweißmuffe 40 für Geothermie PE-Xa Rohr 40x3,7 mm Uponor Heizwendelschweißmuffe 50 für Geothermie PE-Xa Rohr 50x4,6 mm

LE

VE

ME

1

St. T3

RG

1

St. T3

1

St. T3

Uponor Q&E PPSU Kupplung aus PPSU. Q&E Ringe müssen separat bestellt werden.

Art-Nr.

d [mm]

p [bar]

Kurztext

LE

VE

ME

1008932

20

6+10

80

5

St. F1

1008671

25

6+10

50

5

St. D1

1008673

40

6

10

1

St. B7

1001235

32

6+10

20

1

St. F1

1042866

50

6

10

1

St. F1

1042865

63

6

Uponor Q&E Master Kupplung 20-20 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master Kupplung 25-25 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master Kupplung 40-40 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/6 bar Uponor Q&E Master Kupplung 32-32 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master Kupplung 50-50 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master Kupplung 63-63 PPSU, ohne Q&E Ring

RG

5

1

St. F1

Uponor Q&E PPSU Kupplung, reduziert aus PPSU. Q&E Ringe müssen separat bestellt werden.

Art-Nr.

d [mm]

d1 [mm]

p [bar]

Kurztext

LE

VE

ME

1008676

25

20

6+10

40

5

St. F1

1001240

32

25

6+10

20

1

St. F1

1008678

40

32

6

10

1

St. F1

1042867

50

40

6

10

1

St. F1

1042878

63

40

6

5

1

St. F1

1042877

63

50

6

Uponor Q&E Master Kupplung red. 25-20 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master Kupplung red. 32-25 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master Kupplung red. 40-32 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master Kupplung red. 50-40 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master Kupplung red. 63-40 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master Kupplung red. 63-50 PPSU, ohne Q&E Ring

5

1

St. F1

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2

RG

75


Uponor Rohrverbindungstechnik Uponor Q&E PPSU Winkel aus PPSU. Q&E Ringe müssen separat bestellt werden.

Art-Nr.

d [mm]

p [bar]

Kurztext

LE

VE

ME

1008680

20

6+10

40

5

St. F1

1008681

25

6+10

25

5

St. F1

1001245

32

6+10

15

1

St. F1

1008683

40

6

10

1

St. B7

1042859

50

6

5

1

St. F1

1042858

63

6

Uponor Q&E Master Winkel 20-20 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master Winkel 25-25 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master Winkel 32-32 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master Winkel 40-40 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6 bar Uponor Q&E Master Winkel 50-50 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master Winkel 63-63 PPSU, ohne Q&E Ring

RG

3

1

St. F1

Uponor Q&E T-Stück PPSU aus PPSU. Q&E Ringe müssen separat bestellt werden.

76

Art-Nr.

d [mm]

p [bar]

Kurztext

LE

VE

ME

1008685

20

6+10

35

5

St. F1

1008686

25

6+10

25

5

St. F1

1001250

32

6+10

10

1

St. F1

1008688

40

6

5

1

St. F1

1042861

50

6

3

1

St. F1

1042860

63

6

Uponor Q&E Master T-Stück 20-20-20 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master T-Stück 25-25-25 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master T-Stück 32-32-32 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master T-Stück 40-40-40 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück 50-50-50 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück 63-63-63 PPSU, ohne Q&E Ring

RG

2

1

St. F1

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2


Uponor Rohrverbindungstechnik Uponor Q&E T-Stück, reduziert PPSU aus PPSU. Q&E Ringe müssen separat bestellt werden.

Art-Nr.

d [mm]

d1 [mm]

d2 [mm]

p [bar]

Kurztext

LE

VE

ME

1008703

25

20

20

6+10

25

5

St. F1

1008691

25

20

25

6+10

25

5

St. F1

1001420

25

25

20

6+10

25

5

St. F1

1008712

25

32

25

6+10

15

5

St. F1

1001422

32

20

25

6+10

15

1

St. F1

1001424

32

20

32

6+10

15

1

St. F1

1008704

32

25

20

6+10

15

1

St. F1

1001426

32

25

25

6+10

15

1

St. F1

1001428

32

25

32

6+10

15

1

St. F1

1008713

32

40

32

6

10

1

St. F1

1008707

40

20

32

6

5

1

St. F1

1008694

40

20

40

6

5

1

St. F1

1008708

40

25

32

6

5

1

St. F1

1008695

40

25

40

6

Uponor Q&E Master T-Stück red. 25-20-20 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master T-Stück red. 25-20-25 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master T-Stück red. 25-25-20 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master T-Stück red. 25-32-25 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master T-Stück red. 32-20-25 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master T-Stück red. 32-20-32 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master T-Stück red. 32-25-20 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master T-Stück red. 32-25-25 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master T-Stück red. 32-25-32 PPSU, ohne Q&E Ring, AK 2+5/ 6+10 bar Uponor Q&E Master T-Stück red. 32-40-32 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 40-20-32 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 40-20-40 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 40-25-32 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 40-25-40 PPSU, ohne Q&E Ring

5

1

St. F1

1008709

32

6

1008696

40

32

40

6

1042876

50

25

40

6

1042864

50

25

50

6

1042863

50

32

50

6

1042862

50

40

40

6

1042875

50

40

50

6

1042871

63

25

50

6

1042873

63

25

63

6

1042870

63

32

63

6

1042869

63

40

40

6

1042872

63

40

63

6

1042874

63

50

63

6

1042868

63

50

50

6

PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 40-32-40 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 50-25-40 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 50-25-50 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 50-32-50 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 50-40-40 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 50-40-50 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 63-25-50 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 63-25-63 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 63-32-63 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 63-40-40 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 63-40-63 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 63-50-63 PPSU, ohne Q&E Ring Uponor Q&E Master T-Stück red. 63-50-50 PPSU, ohne Q&E Ring

RG

1

F1

5

1

St. F1

4

1

St. F1

4

1

St. F1

4

1

St. F1

4

1

St. F1

4

1

St. F1

2

1

St. F1

2

1

St. F1

2

1

St. F1

2

1

St. F1

2

1

St. F1

2

1

St. F1

2

1

St. F1

Uponor Q&E Sicherungsring, natur, mit Fixieranschlag wird auf das Rohr aufgesteckt, zusammen mit dem Rohr definiert aufgeweitet und anschließend gemeinsam auf den Fittingnippel geschoben. Durch die besonderen Materialeigenschaften zieht sich das Rohr und der Ring wieder auf seine ursprüngliche Dimension zurück. Dadurch dichtet der Rohrwerkstoff direkt am Fitting. Material: PE-Xa Lieferung im Kunststoffbeutel. Art-Nr.

d [mm]

Farbe [-]

p [bar]

Kurztext

LE

VE

ME

1042836

20

natur

6+10

520

20

St. F1

1042840

25

natur

6+10

300

15

St. F1

1044993

32

natur

6+10

150

5

St. F1

1045464

40

natur

6

80

5

St. B7

1045489

50

natur

6

70

1

St. F1

1045490

63

natur

6

Uponor Q&E Ring mit Anschlag Typ 20 für PE-Xa Rohr 20 Uponor Q&E Ring mit Anschlag, Typ 25 für PE-Xa Rohr 25 Uponor Q&E Ring Typ: 32 natur f. Rohr 32 AK 2+5/6+10 bar Uponor Q&E Ring Typ: 40 natur f. Rohr 40 AK 2+5 / 6 bar Uponor Q&E Ring mit Anschlag, Typ 50 für PE-Xa Rohr 50 Uponor Q&E Ring mit Anschlag, Typ 63 für PE-Xa Rohr 63

35

1

St. F1

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2

RG

77


Uponor Rohrverbindungstechnik Uponor Q&E Akku Set M18 elektromechanische Antriebsmaschine, geliefert im Kunststoffkoffer inklusive zwei 18V Li-Ion Akkus und einem Schnellladegerät 220-240V/50-60Hz und Schmiermittel (Mo). Metallgetriebe und Metallgehäuse. Inkl. LED Arbeitslicht. Betriebsanleitung im Koffer. Automatische Rotation mit den M18 Aufweitköpfen. Einsatz für 6 bar Rohre (AK5) in den Dimensionen bis 40 mm. Einsatz für 10 bar Rohre (AK2) in den Dimensionen bis 32 mm. Technische Daten: Ladespannung: 18V Ladestandanzeige: Optische Anzeige Akku-Ladezeit: ca. 0,5 Std. Für Dimensionen: < 40 mm (AK5/6 bar); < 32 mm (AK2/10 bar)

Art-Nr.

Hub [mm] p [bar]

Kurztext

1057169

25

Uponor Q&E Aufweitwerkzeug M18 mit H Aufweitköpfen 20-25-32, AK5/6 bar

6

LE

VE

ME

1

Set NET

RG

Uponor Q&E H Aufweitkopf M18 passend für Q&E Akkuaufweitwerkzeug M18. Anwendungsklasse 5 / 6 bar Anwendungsklasse 2 / 10 bar

Art-Nr.

d [mm]

Hub [mm]

p [bar]

Kurztext

1057178

20

25

6

1057180

25

25

6

1057182

32

25

6+10

1057183

40

25

6

Uponor Q&E Aufweitkopf H20x1.9/2.0 mm f. M18, f. evalPEX Rohre 6 bar Uponor Q&E Aufweitkopf H25x2.3 mm f. M18, f. evalPEX Rohre 6 bar Uponor Q&E Aufweitkopf H32x2.9/4.4 mm f. M18, f. evalPEX/PEX Rohre 6/10 bar Uponor Q&E Aufweitkopf H40x3.7 mm f. M18, f. evalPEX Rohre 6 bar

LE

VE

ME

1

St. NET

RG

1

St. NET

1

St. NET

1

St. NET

Uponor Grafitpaste Grafitpaste für Q&E Akkuaufweitwerkzeug und Q&E Handaufweitwerkzeug. Gleitmittel für Wipex Edelstahlschrauben.

Art-Nr.

Kurztext

LE

VE

ME

1005017

Uponor Q&E Grafitpaste Tube 100gr.

70

1

St. NET

RG

Uponor Q&E hydraulisches Werkzeug 250, 230 V Aufweitwerkzueg als Set im Kunststoffkoffer. Elektrisch betriebener, hydraulisches Aufweitwerkzeug mit Pistole, Grafitpaste und Aufweitköpfen.

78

Art-Nr.

Kurztext

1004042

Uponor Q&E Hydraulik Werkzeug ab 40 mm ohne Aufweitköpfe, Box

LE

VE

ME

1

St. NET

RG

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2


Uponor Rohrverbindungstechnik

Alle Aufweitköpfe ohne H-Kennzeichnung können mit dem Q&E Handund Akkuaufweitwerkzeug verwendet werden. Alle Aufweitköpfe mit der Kennzeichnung H sind speziell für die Q&E Akkuaufweitwerkzeuge gefertigt und benötigen weniger Aufweitvorgänge. Anwendungsklasse 2+5 / 6 bar. Art-Nr.

d [mm]

s [mm]

Typ [-]

Kurztext

LE

VE

ME

1004036

50

4,6

H 50x4,6

1

1

St. NET

1004038

63

5,8

H 63x5,8

Uponor Q&E Aufweitkopf Typ: 50 f. PE-Xa Rohre 50x4,6 f. Hydraulikwerkzg Uponor Q&E Aufweitkopf Typ: 63 f. PE-Xa Rohre 40x3,7 f. Hydraulikwerkzg

RG

1

1

St. NET

Uponor Geothermieverteiler

150

55

zur Befestigung des Uponor Industrieverteiler, bestehend aus: 2 St. Wandhalter kurz 2 St. Wandhalter lang 2 St. FE-Hahn Messing 2 St. Thermometer 0 - 60°C 1 St. Manometer mit Montageventil 2 St. Endkappe 2 St. Kreuzstück mit Übergangsverschaubung G 1½ flachdichtend, Anschluß für FE Hahn, Thermometer und Manomerter 1 St. Zubehörbeutel: - 8x Spannplattenschraube 6x60mm - 8x Kunststoffdübel 8x40mm - 2x Flachdichtung 44x32x2

>200

>370

110

G1 1/2

Uponor Industrieverteiler Basic Kit

100

166

Art-Nr.

Kurztext

1045815

Uponor Industrieverteiler Basic Kit

LE

VE

ME

1

Set B7

RG

Hinweis: In Kombination mit dem Geothermieverteiler anzuwenden.

Uponor Industrieverteiler Halter Kit zur Befestigung des Uponor Industreiverteiler, bestehend aus: 2 St. Wandhalter kurz 2 St. Wandhalter lang 1 St. Zubehörbeutel: - 8x Spannplattenschraube 6x60mm - 8x Kunststoffdübel 8x40mm Art-Nr.

Kurztext

1045816

Uponor Industrieverteiler Halter Kit

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2

LE

VE

ME

1

Set B7

RG

79


Uponor Geothermieverteiler Uponor Industrieverteiler Durchflussmesser zur Ablesung der voreingestellten Wassermenge mit integriertem Feinstregulierventil und Einstellring zur werkzeuglosen Ventil-Voreinstellung mit Anzeige des Einstellwertes sowie Handrad zur Absperrung. Anstelle der Feinstregulierventile im Uponor Industrieverteiler werden die Uponor Industrieverteiler Durchflussmesser gesetzt. Anzeigenbereich: 4- 20 l/min Werkstoff: glasfaserv. Polyamid Art-Nr.

Kurztext

1030134

Uponor Industrievert. Durchflussmesser 4-20 l/min für den Uponor Industrievert.

LE

VE

ME

1

St. B7

RG

Hinweis : Das Uponor Industrieverteiler Basic Kit, das Uponor Industrieverteiler Halter Kit sowie der Uponor Industrieverteiler Durchflußmesser werden auch für den Uponor Geothermie Verteiler verwendet.

Uponor Geothermie Verteiler Uponor Geothermie Verteiler Segmente G 1 ½"" zur Anwendung mit Uponor Geothermie PE-Xa Rohr. In Kombination mit Uponor Industrieverteiler Basic Kit und Uponor Bajonettverschraubung. Optional: Uponor Durchflussmesser und / oder Uponor Halter Set Vor- und Rücklauf Einzelsegmente max. Betriebstemperatur: 60 °C max. 20 Kollektorkreise; in Abhängigkeit vom max. Durchflussvolumen

Anzahl notwendiger Halter pro Kollektorkreise: Heizkreise

2-5

6-9

10-14

15-19

20

Benötigte Halter

2

3

4

5

6

Art-Nr.

Kurztext

1058340

Uponor Geothermie Verteiler 1 ½" Einzelsegment 1 ½", 14 m³/h

LE

VE

ME

1

Set T3

RG

Uponor Bajonettverschraubung Bestehend aus: 2 Uponor Bajonett Messing Verschraubungen, 2 Klammern zur Fixierung des Bajonetts, 2 Klemmhülsen zur Aufnahme Uponor Geothermie PE-Xa Rohr

Art-Nr.

da [mm]

Kurztext

1058341

32

1058342

40

Uponor Bajonettverschraubung Bajonettverschraubung 32 Uponor Bajonettverschraubung Bajonettverschraubung 40

LE

VE

ME

1

Set T3

RG

1

Set T3

Uponor Systemzubehör Uponor Flipflex Rohrführungsbogen zur Fixierung von Rohrbiegungen

80

Art-Nr.

d [mm]

r [mm]

Kurztext

1034554

16-20

120

1034555

21-25

120

Uponor Flipflex Rohrführungsbogen für Rohrdimension 16 - 20 mm Uponor Flipflex Rohrführungsbogen für Rohrdimension 21 - 25 mm

LE

VE

ME

1

St. T3

RG

1

St. T3

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2


Uponor Systemzubehör Uponor Drillgerät f. Trägerelement zur stabilen Verbindung der Trägerelemente mittels Mattenbinder

Art-Nr.

Kurztext

1006243

Uponor Drillgerät f. Mattenbinder zur Verbindung der Trägerelemente

LE

VE

ME

1

St. NET

RG

Uponor Classic Trägerelement zur stabilen Aufnahme von Rohrhaltern und normgerechten Montage von Flächenheizungsrohren. Werkstoff: Stahl, grundiert

l r

r

D

b

Art-Nr.

l [mm]

b [mm]

d [mm]

r [mm]

A [m²]

Kurztext

LE

VE

ME

1005087

2100

1200

3

150

2,5

Uponor Classic Trägerelement 15cm Raster Vz 15 u. 30, grundiert

625

25

m² M5

RG

Uponor Industrie-Rohrbinder zur Befestigung von Uponor PE-Xa Rohren nach Verfahren Engel auf bauseitige Mattenbewehrung oder Trägermatten Werkstoff: Polyamid Art-Nr.

b [mm]

l [mm]

Kurztext

LE

1005287

5

200

13000 100

St. B7

1005372

7

280

Uponor Industrie-Rohrbinder L200 zur Rohrmontage auf Trägermatte Uponor Industrie-Rohrbinder L280 zur Rohrmontage auf Trägermatte

VE

ME

RG

100

St. B7

Hinweis: Verkauf von Art-Nr. 1005287 pro Verpackungseinheit von 1 Beutel = 100 St. zum Preis von 9,00 EUR. Verkauf von Art-Nr. 1005372 pro Verpackungseinheit von 1 Beutel = 100 St. zum Preis von 13,00 EUR.

Uponor Rohrkappen für Uponor PE-Xa Rohre Art-Nr.

d [mm]

Kurztext

1058490

20

1058491

25

1058492

32

1058493

40

1058494

50

Uponor Rohrkappe 20 für PE-Xa Rohr 20x2,0 mm Uponor Rohrkappe 25 für PE-Xa Rohr 25x2,3 mm Uponor Rohrkappe 32 für PE-Xa Rohr 32x2,9 mm Uponor Rohrkappe 40 für PE-Xa Rohr 40x3,7 mm Uponor Rohrkappe 50 für PE-Xa Rohr 50x4,6 mm

LE

VE

ME

20

St. T3

RG

20

St. T3

15

St. T3

10

St. T3

10

St. T3

Uponor Geothermie Trassenwarnband zur Kenntlichmachung von im Erdreich verlegten Rohrleitungen. Reißfestes weißes Kunststoffband mit blauem Uponor Aufdruck.

Art-Nr.

L [m]

Kurztext

1058343

250

Uponor Geothermie Trassenwarnband 250 m

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2

LE

VE

ME

1

St. T3

RG

81


Uponor Systemzubehör Uponor Geothermie Erdnägel für Uponor Geothermie PE-Xa Rohraußendurchmesser 20 - 40 mm

Art-Nr.

Kurztext

1058344

Uponor Geothermie Erdnägel 25 - 40 mm

LE

VE

ME

100

St. T3

RG

Uponor Mauerdurchführung DWD zur Gebäudeeinführung des Mantelrohres bei drückendem Wasser. Zum direkten Einsatz in einer WU-Beton Kernlochbohrung oder in einbetoniertes Uponor Faserzementrohr.

Art-Nr.

d [mm]

d1 [mm]

l [mm]

Gew. [kg]

Kurztext

VE

ME

1007358

68

125

110

1,21

1

St. H2

1007360

140

200

110

2,42

Uponor Mauerdurchführung DWD 68 druckwasserdicht 68/125 Uponor Mauerdurchführung DWD 140

1

H2

Uponor Mauerdurchführung DWD 175 druckwasserdicht 175/250 Uponor Mauerdurchführung DWD 200 druckwasserdicht 200/300

1

St. H2

1

St. H2

1007361 1007362

250 200

300

3,7 110

4,9

LE

RG

d = Mantelrohrdurchmesser, d1 = Kernlochbohrung

Uponor Faserzementrohr DWD Zum Einbetonieren in WU-Betonwand oder WU-Betonplatte für den Einsatz der Uponor Mauerdurchführung DWD, als Alternative zu einer WU-Beton-Kernlochbohrung.

Art-Nr.

d [mm]

d1 [mm]

l [mm]

Gew. [kg]

Kurztext

VE

ME

1007368

68

125

400

8

Uponor Faserzementrohr für DWD 68

LE

1

St. H2

RG

1007370

140

200

400

15,2

Uponor Faserzementrohr für DWD 140

1

St. H2

1007371

175

250

400

18,8

Uponor Faserzementrohr für DWD 175

1

St. H2

1007372

200

300

400

22

Uponor Faserzementrohr für DWD 200

1

St. H2

d = Mantelrohrdurchmesser, d1 = Innendurchmesser Faserzementrohr

Uponor Gummi-Endkappen zum Schutz der Dämmung an den Rohrenden und zur Bauteilabschottung. Bestehend aus Gummiendkappe, Klemmring aus Edelstahl und QuellDichtungsring. Zulassung: Gesamtsystemzertifizierung VDI / Kiwa KOMO Systemzertifizierung nach BRL 5609 Deklaration nach DIN EN 15632 durch Zertifizierungsstelle Kiwa N.V. Wasserdicht bis 0,3 bar bei 30°C Art-Nr.

d [mm]

Anz. [St.]

d2 [mm]

l [mm]

l1 [mm]

Gew. [kg]

Kurztext

1018316

25-40

1

68

80

174

0,27

1018309

25-40

2

175

90

184

0,67

1018307

40-63

2

200

90

184

0,72

Uponor Gummi-Endkappe, Single 68 für 25+32+40 Uponor Gummi-Endkappe, Twin 175 für 25+32+40 Uponor Gummi-Endkappe, Twin 200 für 40+50+63

LE

VE

ME

1

St. H2

RG

1

St. H2

1

St. H2

Anz. = Anzahl Auslasstutzen

82

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2


Uponor Systemzubehรถr Frostschutzmittel Frostschutzmittel

Art-Nr.

V [l]

Kurztext

1047090

25

1047089

25

Uponor Propylene Glykol Konzentrat 25 l Uponor Ethylen Glykol Konzentrat 25 l

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2

LE

VE

ME

1

St. T3

RG

1

St. T3

83


Uponor Qualitätsmaterialien PE-Xa Mit ihrer Langlebigkeit und der enormen Robustheit bieten Uponor PE-Xa Rohre nicht nur Versorgungssicherheit, sondern auch ein hervorragendes Preis-/Leistungsverhältnis. Für eine geringe Differenz erhalten Anwender eine für Jahrzehnte unübertroffene Sicherheit. Als einziges Unternehmen hat Uponor für die Verlegung ohne Sandbett nach den allgemein gültigen Richtlinien eine erweiterte Gewährleistung von 10 Jahren, inkl. Schadensersatz bis 1 Mio. Euro im Einzelfall.

Durch die dabei entstehende hohe Temperatur und den hohen Druck reagiert das zugesetzte Peroxid in der Schmelze und trennt stellenweise Wasserstoffatome von den Kohlenstoffatomen der PolyethylenMolekülketten ab. An diesen freien Stellen können sich jetzt die Molekülketten miteinander verbinden. Ein stabiles dreidimensionales Netzwerk entsteht, das nicht mehr entschlaufen kann. Dadurch zeichnen sich PE-Xa Rohre besonders für alle materialbeanspruchenden Verlegeverfahren aus.

Rückformen von Knicken mit Heißluft

Uponor PE-Xa Rohre sind neben der Verarbeitung mit dem Uponor Quick & Easy Fittingsystem, mittels handelsüblicher Heizwendelschweißfittings schweißbar und weisen hier die gleiche Qualität wie die Verbindung nicht vernetzter Polyethylenrohre auf. Bei der Herstellung von Uponor PE-Xa Rohren werden Polyethylenmoleküle in einem patentierten Verfahren zu einem hochdichten dreidimensionalen Netzwerk verbunden. Durch diese Vernetzung erhält das Rohr herausragende thermische und mechanische Eigenschaften, die es zur ersten Wahl für anspruchsvolle Geothermie Anwendungen macht. Uponor Geothermie PE-Xa Rohre werden nach dem patentierten Engelverfahren hochdruckvernetzt. Hierbei wird das hochwertige Polyethylenmaterial aufgeschmolzen und in sogenannten Rammextrudern zu einem Rohr geformt.

84

Entschlaufen der Molekühlkette unter Belastung bei unvernetztem Polyethylen

Die Molekülstruktur von vernetztem Polyethylen PE-Xa verhindert ein Entschlaufen unter Belastung

Im Gegensatz zu nicht vernetzten Polyethylenrohren besitzen vernetzte Polyethylenrohre den so genannten Memory-Effekt. Hierunter versteht man das Bestreben des Materials, sich nach erzwungener Verformung, beispielsweise bei einer Aufweitung, nahezu selbstständig in die Ursprungsform zurück zu verformen.

Der Memory-Effekt der PE-Xa Rohre ist der entscheidende Mechanismus im Zusammenhang mit der Uponor Verbindungstechnik Quick & Easy. Hier wird das PE-Xa Rohr aufgeweitet, der Fitting eingebracht und durch den Memory Effekt schrumpft das PE-Xa mit der notwendingen Dichtkraft und ohne zusätzliche Dichtelemente auf den Fitting zurück – schnell und sicher!

Selbst Knickstellen können so durch Erwärmung des Rohres auf max. 140 °C wieder beseitigt werden.

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Vollwandrohre aus PE100 müssen grundsätzlich aufwendig und kostenintensiv im Sandbett verlegt werden. Peroxidisch vernetzte, hochwertige PE-Xa Rohre sind dagegen sehr zäh und mechanisch hoch belastbar und können gemäß DVGW Arbeitsblatt W 400-2 auch ohne Sand- oder Kiesbett verlegt werden. Oft kann der Grabenaushub direkt wieder zum Verfüllen verwendet werden. Das spart Zeit und Geld.

Werden Kunststoffrohre sandbettfrei verlegt, sind sie sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Auf die Rohre wirken dabei Randfaserspannungen durch äußere Punktlasten, z.B. durch Steine und Scherben, und die vom Innendruck bewirkte Tangentialspannung des Rohres zusammen. An der Rohrinnenwand überlagern sich beide Kräfte. Dadurch können bei nicht vernetzten Polyethylenrohren Risse in der Rohrwand auftreten, die sich im Laufe der Zeit von innen nach außen ausbreiten.

bildung durch die Kerbe, zum Rissfortschritt und letztlich zum Reißen des Rohres kommt. Der Test von Uponor PE-Xa Rohren wurde bei einer Temperatur von 95°C nach 14.300 Stunden ohne Beschädigung abgebrochen. Extrapoliert auf die für PE übliche Versuchstemperatur von 80 °C ergibt dies eine Standzeit von über 70.000 Stunden – ein Wert der um Klassen oberhalb der Leistung selbst der modernsten unvernetzten PE-Werkstoffe liegt. Aufgrund dieser hohen Beständigkeit gegen mechanische Belastun-

Rissbildung bei unvernetzten PE-Rohren 1

2 Tangentialspannung infolge des Innendrucks Ft

pi

+

Die Folge: Langsame Rissfortpflanzung von innen nach außen als typische Schadensursache bei herkömmlichen, unvernetzten Polyethylenrohren

1

Ft

2

Randfaserspannung infolge der Punktlast pi

Fr

Sandbettfreie Verlegung von PE-Xa Rohren

Uponor Geothermie PE-Xa erhält bei den vier wichtigsten Prüfungen nur die besten Ergebnisse: Langsame Rissfortpflanzung: Versuch ohne Ergebnis abgebrochen (bei 14.300 h) Schnelle Rissfortpflanzung: S4-Test zeigte keinerlei Rissfortpflanzung Zeitstandfestigkeit: 30 Jahre echte Prüfzeit ergibt eine Lebensdauer von weit über 100 Jahren Verhalten bei Punktlast: keine Beeinträchtigung, zugelassen für sandbettfreie Verlegung nach DVGW W400-2

=

Überlagerung der Spannungen an der inneren Rohrwand

Fr + Ft

Fr

Punktlast

Ft+ Fr

Bei Uponor Geothermie PE-Xa Rohren können unter Praxisbedingungen, dank der besonderen Vernetzung, keine Risse entstehen und sich somit auch nicht im Material fortsetzen. Dieser entscheidende Materialvorteil wurde in unabhängigen Prüfungen (S4, Notch,FNCTest) bestätigt. Ein wichtiges Kriterium für die sandbettfreie Verlegung ist die Untersuchung der Standfestigkeit der Rohre im FNCT (Full Notch Creep-Test). In dem Test wird die Zugfestigkeit einer Materialprobe bei erhöhten Temperaturen gemessen. Hierfür wird ein Versuchskörper umlaufend mit 10 % der Materialstärke eingekerbt und in einem temperierten Netzmittelbad auf Zug belastet. Nun wird die Zeit gemessen, bis es zu einer Riss-

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Erdreich

3

Rohrwandung

FNCT – σ = 4 N/mm · Standzeit bei υ = 80 °C Umgerechnet auf 80 °C

80.000 70.000

PE-Xa

60.000 50.000 40.000 30.000

Versuch bei 95 °C ohne Bruch beendet

20.000

Bruch

10.000

Bruch PE 80

PE 100

PE-Xa

0

h

85


gen sind Uponor PE-Xa Rohre im Besonderen für geothermische Anwendungen einsetzbar: Bei Ortbeton Energiepfählen kann es sowohl beim Aufbinden der Rohre auf den Armierungskorb, beim Einbringen des bestückten Armierungskorbes aber auch bei der Betonierung des Pfahles zu mechanischen Belastungen und Beschädigungen kommen.

Anbindeleitungen für Erdsonden und Energiepfähle unterliegen aufgrund der Baustellenabläufe oft während und nach der Verlegung starken mechanischen Belastungen. Es kommt zu mangelnden Unterfütterungen Rohre und Begehung der Rohrleitungen durch Mensch und Gerät. Zusätzlicher Nutzen der PE-Xa Rohre ist der Verzicht auf eine

Bettung in Sand; trockener Sand stellt bei z.B. Horizontalkollektoren aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit eine schlechte thermische Einbindung dar. Bei PE-Xa Rohren kann das in der Regel ursprünglich besser leitfähige Ursprungsbodenmaterial einfach als Bettung wieder verwendet werden – neben der höheren Energieeffizienz, spart dies zusätzlich auch Kosten.

Quick & Easy

86

Uponor PE-Xa Rohre (hochdruckvernetzt nach dem Verfahren Engel) besitzen ein thermisches Gedächtnis, den sogenannten MemoryEffekt. Daraus resultiert ein ausgeprägtes Rückstellvermögen, das wir für die Quick & Easy Verbindungstechnik gezielt nutzen. Wird ein Uponor PE-Xa-Rohr mit einem geeigneten Werkzeug aufgeweitet, will es sich binnen kurzer Zeit wieder in seine Ursprungsform zurückstellen. Der Rohrwerkstoff wird bei dieser Verbindung zum Dichtwerkstoff. Er verbindet sich kraft- und formschlüssig mit dem Quick & Easy Fitting. Eine 100% sichere Verbin-

dung von Fitting und Rohrleitung wird ohne O-Ringe hergestellt. Zunächst wird ein Sicherungsring auf das Rohrende aufgesteckt, um es anschließend mit dem Sicherungsring gemeinsam aufzuweiten. Hierzu wird eine Akku-Maschine oder Hydraulikgerät und Aufweitköpfe für die unterschiedlichen Uponor PE-Xa Rohr-Typen und Dimensionen verwendet.

Aufstecken des Sicherungsringes

Aufweiten des Rohrendes

Bevor das Rohrende versucht, seine Ausgangsform wieder anzunehmen, wird der Uponor Quick & Easy Fitting eingeschoben. Schon nach einigen Sekunden schrumpft das

Rohr auf seine Originalgröße zurück und es entsteht eine absolut sichere und dichte Verbindung. Je nach Verarbeitungstemperatur kann meist schon kurz nach Abschluss der Installationsarbeiten die Dichtheitsprüfung erfolgen. Für geothermische Anwendungen stehen das Uponor Quick & Easy Fittingsortiment aus PPSU zur Verfügung. Der Hochleistungskunststoff Polyphenylsulfon (PPSU) überzeugt mit hoher mechanischer Festigkeit und Temperaturbeständigkeit.

Aufschieben des Rohrs auf den Fittingnippel

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Projektplanung Projektablaufplanung Projektablauf Die Planungsaufgaben auf dem Gebiet der Geothermie lassen sich in zwei Bereiche gliedern: In die geothermische Planung (TBA-Planung) und in die TGA-Planung. Die TBA-Planung behandelt die Geothermieanlage, die TGA-Planung die technische Gebäudeausrüstung/Haustechnikanlage.

Überblick ein Instrument zur Reihenfolge der Abarbeitung zu geben. Zudem soll dieser Ablauf die Kommunikation zwischen Auftraggeber und den verschiedenen Fachingenieuren vereinfachen und eine Kontrolle der Aufgabenerfüllung ermöglichen.

Nachfolgend wird der Planungsablauf mit der inhaltlichen Ausgestaltung und Aufgabenzuordnung zur geothermischen Planung und zur Planung der technischen Ausrüstung des Gebäudes dargestellt, um einen Überblick über die notwendigen Arbeiten aufzuzeigen und dem Fachingenieur neben diesem

Planungsschritte 1.

Grundlagenermittlung

2.

Vorplanung

3.

Entwurfsplanung

4.

Genehmigungsplanung

5.

Ausführungsplanung

6.

Vorbereitung der Vergabe

7.

Mitwirkung der Vergabe

8.

Objektüberwachung

9.

Objektbetreuung, Dokumentation

Planungsablauf. Quelle: Manja Gust, HGN Hydrologie GmbH, Niederlassung Magdeburg, 2008

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2

87


Inhaltliche Ausgestaltung/Aufgabenverteilung

TBA-Planung

TGA-Planung Ermittlung von Art und Umfang Wärme-/Kältebedarf und -leistung

ggf. Testarbeiten Parameterermittlung

Testarbeiten Modellierung/Simulation Testarbeiten z.B. GRT-Test

(technisch/genehmigungsrechtlich)

Prüfung, ob Geothermie (wirtschaftl.) Alternative zu konventionellen Systemen

Voreinschätzung geotherm. Potenzial am Standort

Bedarfspräzisierung Wärme/Kälte

Machbarkeitsvorprüfung von Geothermie

Variantenvergleich, Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, Randbedingungen einschätzen abschätzende Bemessung Geothermieanlage (Geother. Anl.)

Schnittstelle Hausanschluss

abschätzende Bemessung Gebäudetechnik

Vorzugsvariante

Planung der Geother. Anl.

Planung Gebäudetechnik

ausgearbeitete Planung, Geother. Anl. Gebäudetechnik, Messprogramm Erstellung behördlicher Genehmigungsunterlagen (Antrag Wasserbehörde/Bergamt)

ggf. Baugenehmigungsplanung

Präzisierung, Detailplanung Geothermische Anlagen

Präzisierung, Detailplanung Gebäudetechnik Ausführungsreife Detailplanung

Erstellung Ausschr. unterl. Geother. Anl. ggf. baubegl. Optimierung

Erstellung Ausschreibungsunterlagen Gebäudetechnik

Mitwirkung b. Vergabe Geother. Anl.

Mitwirkung bei der Vergabe Gebäudetechnik Ausschreibung/Vergabe

Projektbegl., Objektüberwachung, baubegl. Optimierung Geother. Anl.

Objektüberwachung, Gebäudeausrüstung, ggf. baubegl. Optimierung

Begleitung, Abnahme, Übergabe, Dokumentation Geother. Anl.

Abnahme, Übergabe, Dokum. Gebäudeausrüstung

Betriebsoptimierung, Einstellung/Anpassung Nutzungsverhalten

88

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2


Detailplanung Grundlagenermittlung Grundlage für die erste Planungsphase bilden die Abstimmungen zwischen allen Beteiligten. Dabei werden die prinzipiellen Nutzungsziele und die jeweils zu übergebenden Energiemengen festgelegt: 1 2 3

4

Nur Wärmeversorgung Nur Kälteversorgung Kombination Wärme- und Kälteversorgung Wärme- und Kältespeicherung

Neben den grundsätzlichen Nutzungszielen müssen bereits in diesem Planungsstadium Kennziffern der Heiz- und Kühlsysteme (Zieltemperaturen, Wärme und Kühlleistungen, Jahresarbeitszahl etc.), die an die Geothermieanlage mit Wärme- bzw. Kälteerzeugungsanlage angeschlossen werden sollen, mit dem TGA-Planer abgestimmt werden. Für die fachlich korrekte Anlagenauslegung können zusätzliche Untersuchungen oder Testarbeiten notwendig sein. Sie sind als gesonderte Leistungen zu betrachten und im Vorfeld mit dem Auftraggeber abzustimmen.

satzort anwendbaren geothermischen Nutzungsverfahren erarbeitet werden. In der Ausführungsplanung werden abschließend die Abmessungen und Parameter sowie das Vorgehen bei der Errichtung der Anlage festgelegt, wie z.B.: Wärme- bzw. Kälteerzeugungsanlage (Wärmepumpe/KäItemaschine) Wirkungsweise, Leistungsparameter (LeistungszahI) Abmessungen, Anordnung, Anschlüsse an Heiz- und Kühlsysteme, Anschlüsse an Geothermieanlage etc. Geothermieanlage Anordnung der Bohrungen Ausführung Verteilersystem Flächenbedarf für Ausführung Personalqualifikation Material der einzubringenden Sonden und Kollektoren Vorgehen und Materialeinsatz bei Bohrlochverpressung Betriebsmittel für Kreislauf Prüfungen und Kontrollen der Funktion

durchzuführen. Mit den ermittelten Parametern kann dann eine Simulation durchgeführt werden. Bei Bedarf ist die Planung anzupassen. Vor Inbetriebnahme geothermischer Anlagen, die zum Wärmeaustausch mit dem Boden Wärmeträgerfluidkreisläufe mit Pumpen verwenden, ist das System i. d. R. mit einem geeigneten, fertig angemischten Wärmeträgerfluid zu befühlen und anschließend zu entlüften. Zur Sicherstellung der Drucksicherheit ist eine Druckprüfung aller Kreisläufe nach EN 805 zu dokumentieren. Desweiteren ist vor Inbetriebnahme die gleichmäßige Durchströmung der Geothermieaustauscher zu überprüfen und gegebenenfalls zu korrigieren. Zur Drucküberwachung ist am Geothermieaustauschersystem ein Manometer mit Anzeige des zulässigen Druckbereichs zu installieren. Bei Einsatz eines Wärmeträgerfluids ist das System gegen Flüssigkeitsverluste zu sichern.

Vergabe/Realisierung

Der spätere Betreiber der Anlage wird von den Fachingenieuren in die Bedienung der Anlage, deren Wartung und Maßnahmen bei Störfällen eingewiesen.

Konnte bei Geothermiesondeninstallationen im Vorfeld kein Thermal Response Test (TRT) an einer Vorbohrung durchgeführt werden, empfiehlt es sich, diesen spätestens an der ersten ausgebauten Sonde

Im Nachgang der Planung wird empfohlen, den Anlagenbetrieb zu prüfen und ggf. zu optimieren und das Nutzungsverhalten an die Geothermieanlage anzupassen bzw. auf die Anlage einzustellen.

Planungsphasen Aus den beschriebenen Zielvorgaben und den durchzuführenden Recherchen und Untersuchungen zur Untergrundbeschaffenheit können dann die am jeweiligen Ein-

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89


Grundlagenermittlung

Energiebedarf ermitteln Wärme-/Kältebedarf ermitteln Aufgabenstellung klären/präzisieren Energie- und Leistungsbedarf, Art und Umfang ermitteln, Abstimmung mit Auftraggeber Prüfen, ob Geothermie eine Alternative zu konventionellen Systemen ist

TGA TGA TGA TBA/TGA

Ergebnis: Geothermie ist eine (wirtschaftliche) AIternative zu konventionellen Systemen.

Machbarkeit prüfen Vorprüfung der Genehmigungsfähigkeit Prüfen der genehmigungsrechtlichen Situation Ermitteln von länderspezifischen Anforderungen und behördlichen Auflagen Nutzungskonkurrenzen prüfen

TBA TBA TBA

Ergebnis: Geothermienutzungsvarianten, die unter Beachtung der behördlichen Erfordernisse prinzipiell genehmigungsfähig sind. Klärung Geologie, Hydrogeologie, Hydrologie (qualitativ) durch Recherche und Auswertung von Datenbanken und PIanungsunterlagen und -karten, Zusammenstellen von Daten Auswertung von Berichten und Unterlagen, Extraktion von Daten Plausibilitätsprüfung von Daten Zusammenstellung und Einschätzung der hydrogeologischen Standortbedingungen auf der Grundlage der verfügbaren Daten und Unterlagen Ermittlung von Projektrisikofaktoren Angaben zu thermischen und hydraulischen Umweltauswirkungen Ermittlung Erkundungsbedarf/Testarbeiten Abschätzung relevanter geothermischer Untergrundparameter (u.a. Wärmestrom /-leitfähigkeit des Bodens, Grundwasserverhältnisse, Grundwasserqualitäten) Bedarfspräzisierung Wärme/Kälte, Anpassung Wärme/Kältebedarf an geothermisches Potenzial

Ggf. weiterführende Grundlagenermittlung/ Testarbeiten Ermittlung von Parametern (durch Probebohrungen mit Probeentnahmen und Untersuchungen von Boden- und Grundwasserproben, Geophysik) Planung und Ausführung von weiteren geotechnischen/geophysikalischen Erkundungsarbeiten Hydrogeologische Gutachten Ausführung von Umweltverträglichkeitsstudien Gründungskonzepte Hinweise auf Finanzierungsmodelle und Fördermöglichkeiten Abstimmung mit fachlich Beteiligten, Überarbeiten nach Bedenken und Anregungen

TBA

TBA TBA TBA TBA TBA TBA/TGA

Ergebnis: Geothermienutzungsvarianten, die unter Beachtung der behördlichen Erfordernisse genehmigungsfähig sind und aufgrund der Voreinschätzung des geothermischen Potenzials am Standort als realisierbar eingestuft werden.

TBA

TBA TBA TBA

TBA TBA TBA TBA

TGA

Ergebnis: Voreinschätzung des geothermischen Potenzials am Standort.

90

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2


Vorplanung

Variantendiskussion (Art der geothermischen Energiegewinnung) und Vorschlag technisch machbarer Vorzugslösungen bzw. Aufzeigen von Ausschlussvarianten Vordimensionierung der Geothermieanlagen und der diesbezüglichen Tiefbauarbeiten Planung und Ausführung von weiteren geotechnischen/geophysikalischen Erkundungsarbeiten Einschätzung der Randbedingungen (z.B. Platzangebot am Standort) Einschätzung der Randbedingungen (z.B. Nutzungsverhalten) Vorplanung Steuer- und Regeltechnik, Energieverteilung Vordimensionierung einer Vorzugsvariante der Geothermieanlagen basierend z.B. auf Simulationsergebnissen Erstellung eines Funktionsschemas der gebäudetechnischen Anlagen Vorbemerkung der Gebäudetechnik Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen/Kostenschätzung für Varianten Abstimmung mit fachlich Beteiligten, Überarbeiten nach Bedenken und Anregungen

Entwurfsplanung

TBA

TBA TBA TBA TGA TGA TBA

TGA TGA TBA/TGA TBA/TGA

Nachweis des thermisches Leistungsvermögen des Untergrundes bzw. der geothermischen Anlage durch Berechnungen auf der Basis der Datensammlungen aus den vorherigen Planungsphasen Vorgabe von Anzahl und Dimension der geothermischen Bauwerke (Geothermiesonden, -kollektoren, Brunnenanlagen, Energiefundamente etc.), der Wärme- bzw. Kälteerzeugungsanlagen und der Messeinrichtungen Ermittlung von Rechtsträgern/Eigentümern, Abstimmung mit Träger öffentlicher Belange TÖB, Vorbereitung der Bohrfreiheit Auswahl und Dimensionierung der erforderlichen Anlagenteile, Auslegung der Gebäudetechnik Erarbeiten der genehmigungsfähigen Kartierungen Umsetzung des Konzeptes in Arbeitsschritte, Aufstellen von Bau- und Kostenplänen Berechnung und Bemessung Aufstellung von Arbeitsschutz-/Sicherheitskonzepten Konzept eines Messprogramms zur Betriebsoptimierung/Einregulierung der Geothermieanlage

TBA

TBA/TGA

TBA

TGA

TBA/TGA TBA/TGA TBA TBA/TGA TBA

Ergebnis: Entwurfsplanung einer Geothermieanlage am Standort.

Fortschreiben der Grundlagenermittlung/ Testarbeiten Modellierung des Wärmeaustausches/der Temperaturverteilungen im Boden Planung und Ausführung von weiteren geotechnischen/geophysikalischen Erkundungsarbeiten

TBA TBA

Ergebnis: Wirtschaftliche Vorzugsvariante einer Geothermieanlage am Standort.

U P O N O R G E OT H E R M I E T E C H N I S C H E I N F O R M AT I O N 0 7 / 2 0 1 2

91


Genehmigungsplanung

Verhandlungen mit Behörden Einholen der Betretungsgenehmigungen Erarbeiten von Anträgen auf Ausnahmen und Befreiungen Erarbeiten des wasserrechtlichen Antrages Erarbeiten Bohranzeige Anzeige/Antragstellung bei den zuständigen Behörden Baugenehmigungsplanung

Ausführungsplanung

TBA TBA/TGA TBA/TGA TBA TBA TBA TGA

Ergebnis: Ausgearbeitete Antragsunterlagen und Anzeige/ Antragstellung.

Festlegung der Bohransatzpunkte, Darstellung mit Einmessung und Bezugspunktfestlegung Aufstellung der Leistungsparameter für Wärmebzw. Kälteerzeugungsanlage, Festlegung Anschlussstellen Aufstellung von Genauigkeitsvorgaben Wiederholung der Abstimmung mit Bauwerksbzw. Anlagenplanes Erstellung von Leistungsbeschreibung und Leistungsverzeichnis der Gebäudetechnik ab Hausanschluss Überarbeitung und Präzisierung des Entwurfs der Anlagenteile der Gebäudeausrüstung Ausführungsreife Darstellung der Lösung Erstellung von Ablaufplänen und Sicherheitskoordinationsplänen Ergebnis: Ausführungsreife Planung

TBA TGA

Vorbereitung der Vergabe

Festlegung der Ausschreibungsart (öffentliche, beschränkte Ausschreibung, freihändige Vergabe) Aufstellen von Verdingungsunterlagen, Anfertigung von Leistungsbeschreibungen mit Mengenermittlung, bestehend aus Baubeschreibung und Leistungsverzeichnis oder Leistungsprogramm der Geothermieanlage Aufstellen von Verdingungsunterlagen, Anfertigung von Leistungsbeschreibungen mit Mengenermittlung bestehend aus Baubeschreibung und Leistungsverzeichnis oder Leistungsprogramm der Gebäudetechnik ab Hausanschluss Aufstellen der Vertragsbedingungen Abstimmung der zeitlichen Koordination sowohl der Ausschreibung/Vergabe als auch der Bauausführung mit weiteren fachlich Beteiligten Zusammenstellung der Verdingungsunterlagen Geothermieanlage und Gebäudetechnik bzw. Übergabe an Projektsteuerer/Architekt

Mitwirkung bei der Vergabe

TBA/TGA TBA

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TBA/TGA TBA/TGA

TGA

Ergebnis: Ausschreibung TGA TBA/TGA TGA

TGA TBA/TGA TBA/TGA

Einholen von Angeboten Prüfen und Werten der Angebote, Aufstellen Preisspiegel Prüfen und Werten von Nebenangeboten (u. a. Änderungen Bohrtechnologie, Änderungen Dimensionierung der Anlagen) Mitwirken bei Verhandlungen mit Bietern Fortschreibung Kostenberechnung/Kostenkontrolle Vorbereitung der Auftragserteilung, Erarbeitung Vergabevorschlag

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TBA/TGA TGA TBA/TGA

Ergebnis: Vergabe

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Objektbetreuung und Dokumentation

Objektüberwachung

Begleitung der Bohrarbeiten (Einweisung Bohrtrupp, operative Entscheidungen zum Ausbau/Bohrungsabbruch, ggf. Abnahme geothermischer Anlagen) Auswertung von Erkenntnissen aus den Bohrarbeiten Koordinierung Unterlagenbereitstellung (Schichtenprofile, Bohr- und Verfüllungsprotokolle, MateriaInachweise für Rohrleitungen und Verfüllstoffe, Druckproben) Kostenfeststellung und -kontrolle Qualitäts- und Zeitplanüberwachung Mitwirkung bei Abnahmen, Druckproben und Materialbeprobungen Koordinierung behördlicher Abnahmen Überprüfung der Einhaltung der Leistungsbeschreibung, der Vorschriften und der anerkannten Regeln der Technik Koordinierung und Prüfung der technischen Änderungen Begleitung der Aufmaßerstellung Zusammenstellung der Übergabeunterlagen (Schichtenprofile, Bohr- und Verfüllungsprotokolle (wenn Verfüllung vorgeschrieben), Materialnachweise für Rohrleitungen und Verfüllstoffe, Druckproben, Bedienungshandbücher) Ausfertigung und Beurkundung des bergmännischen Risswerkes Einreichung der Dokumentation bei der zuständigen Behörde Datenübernahme in Datenbank Inhaltliche Auswertung der Daten Mitwirken beim Erstellen von Bedienungsanleitungen und beim Einweisen des Nutzers Mitwirkung bei Inbetriebnahme Abnahme, Übergabe, Dokumentation Mängelfeststellung, Überwachen der Mängelbeseitigung

TBA

Inbetriebnahme, Anpassung Nutzungsverhalten, Begleitung der Einregulierungsphase

TBA/TGA

Ergebnis: betriebsfähige Anlage TBA TBA

TGA TGA TBA

TGA

TGA TGA TBA

TBA TBA TGA TGA TGA TGA TGA TGA

Ergebnis: Ausführung der Leistungen nach Planungsvorgabe

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Stilllegung Schon bei der Planung einer Anlage zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie muss auch an den späteren Rückbau der Anlage gedacht werden. Bei Stilllegung ist darauf zu achten, dass von allen im Baugrund verbleibenden Anlagenteilen auch langfristig keinerlei direkte oder indirekte Umweltgefährdung ausgeht.

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Das in den Wärmeaustauschern befindliche Wärmeträgerfluid ist mit Frischwasser auszuspülen und fachgerecht zu entsorgen. Wärmeaustauscherrohre können, wenn sie ungiftig und aus korrosionsbeständigem Material sind, im Baugrund verbleiben. Sie sind dann aber dauerhaft, vollständig und dicht mit einem geeigneten Material zu ver-

füllen. Ist nicht auszuschließen, dass von den Wärmeaustauscherrohren langfristig eine Umweltgefährdung ausgeht, sind diese zu ziehen und der entstehende Hohlraum schichtengerecht zu verfüllen. Der Rückbau von Geothermieaustauschern ist der zuständigen Genehmigungsbehörde anzuzeigen.

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Uponor bietet seinen Kunden Qualität, aktuellstes Know-how, Service und eine langfristig angelegte Partnerschaft. Als eines der führenden Unternehmen im Bereich der Haus- und Versorgungstechnik sind wir für Lösungen bekannt, die Lebenswelten zum Wohlfühlen schaffen. Unsere Philosophie des „Simply More“ umfasst die Begleitung in allen Projektphasen – vom ersten Entwurf bis zur Gebäudenutzung.

Konzeption und Beratung

Planung

Ausführung

Gebäudenutzung

simply more

1059110 – 07/2012 ME – Änderungen vorbehalten

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Ti geothermie 1059110 06 2012