Das Institut für Gebäude- und Solartechnik (IGS) der TU Braunschweig hat in einem Forschungsprojekt die energetische und wirtschaftliche Effizienz von Gebäuden mit Erdwärmesonden, Energiepfählen bzw. Bodenabsorbern untersucht. Neben der Optimierung der evaluierten Anlagen wurden aus diesen gewonnen Erfahrungen Betriebsregeln entwickelt. Als Ziel dieses durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) geförderten Forschungsprojekts steht die Verbesserung der Planungswerkzeuge für die Auslegung der erdreichseitigen Anlagenzweige sowie der mess- und regelungstechnischen Details für oberflächennahe Geothermieanlagen.

Oberflächenahe Geothermie

Zukünftig sehen die Projektbeteiligten eine zunehmende Nutzung der oberflächennahen Geothermie u.a. als Wärmerzeuger für Bürogebäude. Diese regenerative Energiequelle hat den Vorteil, dass sich das Erdreich im saisonalen Wechsel sowohl zu Heiz- als auch zu Kühlzwecken nutzen lässt. Insbesondere die Anrechenbarkeit von Geothermie zur Erfüllung der Anforderungen nach dem Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) macht diese Technologie für Bauherren und Investoren attraktiv.

Nur in Kombination mit effizienter Bau- und Lüftungstechnik

Oberflächennahe Geothermie kann nur effizient in Kombination mit einer optimierten Gebäudehülle und eines Lüftungskonzepts eingesetzt werden. Erst durch die Minimierung der Heiz- und Kühllasten eignen sich solche Systeme, die mit einer geringen Temperaturdifferenz zum Erdreich arbeiten, zum Heizen bzw. Kühlen. Im Heizbetrieb beträgt die von erdgekoppelten Wärmepumpen bereitgestellte Wärmeenergie das drei- bis fünffache der Antriebsenergie. Der freie Kühlbetrieb im Sommer ist noch einmal deutlich effizienter, denn hier wird nur für die Umwälzpumpen Elektroenergie benötigt. So lassen sich Jahres-Systemarbeitszahlen im Bereich von 10 bis 35 erreichen.
Aufgrund der geringen Temperaturspreizungen zwischen dem Erdreich und dem Heiz- bzw. Kühlsystem im Gebäude reagieren die Anlagen allerdings sehr sensibel auf Fehler und Störungen.

Neue Technik – wenig Erfahrung bei Planung und Betrieb

Aufgrund der geringen Temperaturspreizungen zwischen dem Erdreich und dem Heiz- bzw. Kühlsystem im Gebäude reagieren die Anlagen sehr sensibel auf Fehler und Störungen. Umso unerfreulicher ist die Erkenntnis dieses Forschungsprojekts, dass fast alle untersuchten Gebäude fehlerhafte Details in Planung und Ausführung als auch insbesondere bei Regelung und Betrieb aufweisen. Im Ergebnis kann der energieeffizienter Einsatz von oberflächennahen Geothermieanlagen sowie die Anforderung an den thermischen Komfort im Gebäude und eine dauerhafte Funktionalität nur garantiert werden, wenn bei Planung und Ausführung ein hoher qualitativer Standard eingehalten wird.

Fazit

Die Erfahrungen der Forschungsprojekte zeigen, dass sich oberflächennahe Geothermie für die Konditionierung von Büro- und Verwaltungsgebäuden grundsätzlich gut eignet und Energiekosteneinsparungen sowie CO₂-Reduktionen im Vergleich zu konventionellen Heiz- und Kühlsystemen möglich sind. Die Effizienz und Funktionsfähigkeit der Erdwärmenutzung ist maßgeblich abhängig von einer geeigneten Auslegung und Regelstrategie.

 

Leitfaden

Aus den Erfahrungen im Rahmen des Projekts WKSP wurde ein Leitfaden für die Erdwärmenutzung in Bürogebäuden über Erdwärmesonden, Energiepfähle und Bodenabsorber entwickelt. Er wird als BINE-Fachbuch herausgegeben.



Quelle: BINE Informationsdienst -  www.bine.de  |  Bildnachweis:  arahan - Fotolia.com