Hinweise zu Planung und Bau von Erdwärmesonden
Die wasserwirtschaftlichen Anforderungen an Erdwärmesonden sind im Leitfaden "Erdwärmesonden in Bayern" sowie dem zugehörigen Merkblatt 37 / 2 dargestellt. Weitere wichtige technische Vorschriften und Regeln sind unter anderem die VDI-Richtlinie 4640 (Blatt 1 und 2) und die DIN 8901.
- Leitfaden "Erdwärmesonden in Bayern
- LfU-Merkblatt Nr. 37 / 2 "Planung und Erstellung von Erdwärmesonden" (Januar 2012) - PDF
Die Grundlage einer erfolgreichen Anlage ist eine kompetente Planung, Ausführung und Betriebsweise unter Berücksichtigung der wasserwirtschaftlichen Anforderungen. Dadurch können Fehler vermieden werden, die eventuell zu Mängeln oder gar zu Schäden führen.
Standortabhängige Anforderungen
Die Nutzung von Erdwärme mit Hilfe von Erdwärmesonden erfordert Bohrungen, die aus wasserwirtschaftlichen Gründen nicht überall bzw. nur mit Einschränkungen (z.B. Beschränkung der Bohrtiefe) zulässig sind. Die Beurteilungskriterien sind im Leitfaden „Erdwärmesonden in Bayern“ festgelegt. Bei der wasserwirtschaftlichen Standort-beurteilung müssen besonders folgende Punkte beachtet werden:
- In einem Wasserschutzgebiet oder Heilquellenschutzgebiet ist eine Erdwärme-sondenbohrung grundsätzlich nicht zulässig. Im Einzelfall kann in Zone III B (Bereich der weiteren Schutzzone) eine Ausnahmegenehmigung erteilt werden.
- In Gebieten, die für den Schutz von Wassergewinnungen der öffentlichen Wasser-versorgung oder privater Betreiber (z.B. Hausbrunnen oder Mineralwasserbrunnen) von Bedeutung sind, ist die Errichtung von Erdwärmesonden im Einzelfall zu prüfen.
- Eingriffe in artesisch gespanntes Grundwasser sind nicht zulässig.
- Das Durchbohren von stockwerkstrennenden Schichten ist grundsätzlich nicht zulässig. Zum Schutz der Grundwasserreservoire darf durch Erdwärmesonden nicht in tiefere Grundwasserstockwerke eingegriffen werden.
- Bohrungen in gespanntes oberflächennahes Grundwasser sind nur im Ausnahmefall zulässig.
Durch eine standortgerechte Planung wird das Risiko einer negativen Beeinträchtigung des Grundwassers minimiert. Außerdem kann die Anlage durch eine standortbezogene Planung korrekt dimensioniert und Fehlinvestitionen können verhindert werden.
Um in Vorfeld ihrer konkreten Planungen abzuklären, ob aus wasserwirtschaftlicher Sicht und bis zu welcher Tiefe Sondenbohrungen auf ihrem Grundstück möglich und genehmigungsfähig sind und welches Genehmigungsverfahren dafür notwendig wird, können sie eine kostenlose Voranfrage an das Wasserwirtschaftsamt Ansbach richten (per Post: Wasserwirtschaftsamt Ansbach, Dürrnerstraße 2, 91522 Ansbach oder per Mail: poststelle@wwa-an.bayern.de). Hierfür sind folgende Angaben erforderlich:
- Amtlicher Lageplan (M = 1 : 1.000) mit Angabe der Flurnummer, der Gemarkung und der Gemeinde
Standortunabhängige Anforderungen
Neben den Anforderungen an den Standort sind bei der Errichtung von Erdwärmesonden insbesondere folgende Punkte zu beachten:
1. Dimensionierung
Die Größe der Erdwärmesondenanlage muss auf den Wärmebedarf des Gebäudes und auf die Entzugsleistung des Untergrundes abgestimmt sein. Anlagen mit einer Heizleistung < 30 kW können anhand der spezifischen Entzugsleistung gem. VDI-Richtlinie 4640 ausgelegt werden. Bei größeren Anlagen ist das Sondenfeld vom Planer über andere Verfahren auszulegen, um eine korrekte Dimensionierung zu erhalten.
2. Bohrunternehmen/Baustelle
Mit der Bauleitung ist grundsätzlich ein hydrogeologisch arbeitendes Fachbüro zu beauftragen. Wenn die Bohrfirma im Besitz der DVGW-Bescheinigung W 120 bzw. des "D-ACH-Gütesiegels für Erdwärmesonden Bohrfirmen" der Wärmepumpenverbände in Deutschland, Österreich und der Schweiz oder entsprechender Qualifikationen ist, kann auf die Bauleitung durch ein Fachbüro verzichtet werden.
3. Bohrdurchmesser
Der Bohrdurchmesser ist so zu wählen, dass zwischen Sondenbündel und Bohrlochwand mindestens ein Abstand von 30 mm verbleibt (Bohrdurchmesser >= Sondendurch-messer + 60 mm). Bei einer Standardsonde (32er Doppel-U-Rohr ohne Abstandshalter) muss der Bohrenddurchmesser somit mindestens 150 mm betragen. Ein ausreichend großer Bohrdurchmesser ist für eine ordnungsgemäße Verpressung (Ringraumverfüllung) notwendig.
4. Bohrlochabstand
Erdwärmesonden können sich bei zu geringem Abstand gegenseitig thermisch beeinflussen. Zur Vermeidung negativer Einflüsse muss zwischen den Sonden ein gewisser Abstand eingehalten werden. Die genauen Vorgaben für den Abstand zwischen den Sonden muss der Planer der Anlage treffen. Zur Grundstücksgrenze wird gemäß VDI 4640 ein Abstand von 3 m, nach den Empfehlungen der LAWA ein Abstand von 5 m empfohlen.
5. Sondenmaterial und Wärmeträgermittel
Die Dichtheit der Sondenrohre ist von großer Bedeutung, da durch Leckagen das zirku-lierende Wärmeträgermittel austreten kann. Dadurch wird die Sonde beschädigt und das Grundwasser gefährdet, da das Wärmeträgermittel in der Regel wassergefährdende Stoffe enthält. Zur Vermeidung dieser Gefahr muss das Sondenbündel aus einem geeigneten dichten und beständigen Material (PE-RC, PE-X) bestehen. Das Sondenbündel muss vorgefertigt und in einem Stück in das Bohrloch eingebaut werden. Um Schäden an der Sonde zu vermeiden, ist sie von einer Haspel zentrisch in das Bohrloch abzurollen. Für den Nachweis der Dichtheit müssen außerdem Dichtheits- und Durchflussprüfungen durchgeführt und dokumentiert werden. Bei laufendem Betrieb der Anlage ist die Dichtheit der Sonde über Druckwächter zu kontrollieren.
Als Wärmeträgermittel wird in der Regel ein wassergefährdendes Wasser - Frostschutz-mittel - Gemisch eingesetzt, um das Einfrieren des Wärmeträgermittels zu verhindern. Allerdings sollte das Wärmeträgermedium nicht über einen längeren Zeitraum zu stark heruntergekühlt werden, da es dadurch zu Frosterscheinungen mit negativen Folgen für das Material und den Untergrund kommen kann. Nach Merkblatt 37 / 2 sind derzeit alle Anlagen mit einem Temperaturwächter zu versehen, um ein Einfrieren und damit eventuelle Beschädigungen am Abdichtmaterial (Verpresskörper) zu verhindern.
Eine umweltfreundliche Alternative ist der Einsatz von reinem Wasser oder CO2 als Wärmeträgermittel. Neben der wasserwirtschaftlichen Unbedenklichkeit bietet reines Wasser als Wärmeträgermittel den Vorteil, dass es die höchste Wärmekapazität aller Flüssigkeiten besitzt und dadurch die Effizienz der Anlage erhöht.
6. Verpressung (Ringraumverfüllung)
Von entscheidender Bedeutung für eine umweltfreundliche und wirtschaftliche Erdwärme-sondenanlage ist eine hochwertige Verpressung. Die Verpressung ist zum einen wichtig für einen guten Wärmeübergang vom Erdreich an die Sonde. Zum anderen dient sie der Abdichtung des Bohrloches. Hierdurch wird das Eindringen von Schadstoffen in den Untergrund oder in das Grundwasser verhindert.
Als Verpressmaterial sind geeignete Fertigmischungen zu verwenden. Für eine gute Verpresssuspension ist unbedingt auf die richtige Zubereitung, die passende Misch-technik und auf geeignete Verpresspumpen zu achten. Zur Kontrolle und Dokumentation ist die Dichte und Menge der Suspension zu prüfen.
Es gibt auch speziell für Erdwärmesonden entwickelte, thermisch verbesserte Fertig-mischungen, die eine bessere Wärmeleitfähigkeit als übliche Verpressmaterialien bieten.
7. Bauabnahme
Zur Bestätigung der bescheidsgemäßen Ausführung der Arbeiten oder ggf. Abweichungen vom Wasserrechtsbescheid ist eine Bescheinigung eines Privaten Sachverständigen der Wasserwirtschaft beim Landratsamt vorzulegen. Die Bauabnahme hat baubegleitend von einem PSW zu erfolgen, da einige Anlagenteile später nicht mehr einsehbar sind.
8. Betrieb der Anlage
Mit Erdwärmesonden bewirtschaftet man den Untergrund als Wärmespeicher: Man entzieht ihm in den Wintermonaten beim Heizen Wärme.
Um eine zu starke Abkühlung in den Wintermonaten zu verhindern muss der Energie-bedarf des Gebäudes auf die Länge bzw. Anzahl der Sonden abgestimmt sein. Wird dem Untergrund zuviel Wärme entzogen, führen die sinkenden Temperaturen im Untergrund zu einem steigenden Stromverbrauch und möglicherweise zu Schäden an den Sonden, der Abdichtung und gegebenenfalls dem Grundwasser.
Wasserwirtschaftsamt
