Erdkollektor – Heizen mit Erdwärme

Das Erdreich gilt als ein permanenter Wärmespeicher. Die gespeicherte Wärme führen horizontal verlegbare Erdkollektoren und vertikal eingebrachte Erdsonden zu einem Verdampfer einer Wasser-Wärmepumpe. Bei diesem Verfahren wird dem Erdreich durch großflächige Kunststoffrohrsysteme die Wärme entzogen. Als Wärmequelle dient die oberste Erdschicht bis zu 5 Metern Tiefe. Mittels eines Wärmetauschers wird die Wärme gewonnen.

Der Wärmetauscher wird in unmittelbarer Nachbarschaft des Gebäudes verlegt, das per Erdwärme beheizt werden soll. Die Sonneneinstrahlung oder der Regen regenerieren den Erdreichkollektor ebenso wie Tauwasser. Aus diesen Umwelteinflüssen wird die Energie für die Erdwärmepumpe erzeugt. Die für den Erdkollektor notwendigen Kunststoffrohre werden frostsicher in einer Tiefe zwischen 1,2 bis 1,5 Meter unter der Erde verlegt. Um Druckverluste zu vermeiden und dadurch eine höhere Pumpenleistung zu benötigen, sollten die einzelnen Rohrstränge die Länge von 100 Metern nicht übersteigen. Bei gleicher Rohrlänge herrschen gleiche Bedingungen für die Druckverluste und die Durchströmung.

Hiermit wird die Wärme gleichmäßig durch das Kollektorfeld der Erde entzogen. An ihren Enden sind die Rohre zur Entlüftung in Vor- und Rücklaufsammlern zusammengefasst. Zur Sicherheit sollte jeder Strang einzeln abstellbar sein. In der Nähe der Solerohre empfiehlt es sich nicht, tief wurzelnde Pflanzen zu setzen. Im Winter hat eine niedrige Vereisung des unmittelbar um die Rohre befindlichen Erdreiches durchaus negative Auswirkungen auf die Anlage. Die Entzugsleistungen sind bei tieferen Temperaturen geringer, da eine Regeneration des Erdreiches kaum erfolgen kann. Die durch die Erdkollektoren entzogene Wärme des Erdreichs regeneriert sich durch Sonneneinstrahlung und Niederschläge während dem Frühjahr und dem Sommer. Die Flächen unmittelbar über den Erdkollektoren sollte weder bebaut noch versiegelt werden.

Eine Erdwärmepumpe lohnt sich aufgrund der recht hohen Mehrkosten überwiegend bei Neubauten. Bei einem bestehenden Grundstück könne durch die Bewegung des Erdreiches Kosten entstehen, die eine Nachrüstung eher unrentabel werden lassen. Die Leistung der Erdwärmepumpe und der daraus erzielbare Heizeffekt hängen von einigen thermophysikalischen Eigenschaften ab. Die klimatischen Verhältnisse spielen hier ebenso eine Rolle, wie die Beschaffenheit des Erdreiches. Der Wasseranteil, sowie der Anteil an mineralischen Komponenten, beispielsweise Quarz oder Feldspat, sind ausschlaggebend für die Menge der nutzbaren Erdwärme. Je höher die Anreicherung des Bodens mit Wasser und mineralischen Bestandteilen ist, je höher ist auch die Wärmeleitfähigkeit.