Erdwärme nutzen und Energie sparen

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FAQ’s – Häufig gestellte Fragen

Produkt und Funktion

Was ist ein Erdwärmekollektor?

Erdwärmekollektoren sind im Boden vergrabene Wärmetauscher. In der Regel sind sie aus Kunststoff gefertigt. Über Leitungen sind sie an Verteilerschächte angeschlossen. Von dort führen Leitungen zur Wärmepumpe und wieder zurück.

Wie funktioniert ein Erdwärmekollektor?

Zusammen mit der Wärmepumpe bilden die Kollektoren einen Kreislauf. Dazu ist das System mit Sole, einem Gemisch aus Wasser und einem Frostschutzmittel, gefüllt. Eine oder mehrere Pumpen bewegen die Sole langsam durch die Kollektoren. Dabei nimmt die Sole die Wärme des Erdreichs auf und transportiert sie zur Wärmepumpe. Diese entzieht der Sole die Wärme und bringt sie auf ein zum Heizen geeignetes Temperaturniveau. Die abgekühlte Sole fliest zu den Kollektoren zurück und der Kreislauf beginnt von Neuem.

Woher kommt die Wärme, die Erdkollektoren zum Heizen nutzen?

Erdkollektoren gehören zu den geothermischen Systemen, die Erdwärme zum Heizen bereitstellen. Die Wärme stammt aber nicht aus dem Erdinnern, sondern von der Sonne. Durch deren Einstrahlung sowie durch Niederschlag erwärmt sich der Erdboden in seinen obersten Schichten. In fast ganz Deutschland ist der Erdboden im September in 1,5 Meter Tiefe 12 bis 15°C warm. Diese Wärme wird in der Heizperiode genutzt, um Gebäude zu heizen

Worin unterscheidet sich ein Erdwärmekollektor von einer Erdsonde?

Erdsonden benötigen eine Tiefenbohrung. Je nach Anzahl der Erdsonden werden dazu Löcher in die Erde gebohrt, die bis zu 100 Meter und tiefer sind. Darin verlaufen Kunststoffrohre, die die Erdwärme nutzen. Für die Bohrungen sind eine Genehmigung und eine Versicherung gegen Schäden durch die Bohrungen, wie Erdreichhebungen, erforderlich.

Erdkollektoren sind in nur 1,5 bis 2,5 Meter Tiefe in ein oder zwei Etagen verlegt. Dazu werden auf dem Grundstück entsprechend tiefe Gräben gezogen oder der Bereich des Kollektorfelds entsprechend abgegraben und später wieder verfüllt.

Da die Sonneneinstrahlung jedes Jahr das Erdreich wieder aufs Neue erwärmt, gibt es bei Erdkollektoren keine Beeinträchtigung nebeneinanderliegender Bereiche. Nebeneinander gebohrte Erdsonden können das Erdreich auf Dauer so stark auskühlen, dass die Wärmeentzugsleistung über die Jahre sinkt und die Anlage keine ausreichende Wärmemenge mehr liefert (Kannibalisierung).

Welche Arten von Erdwärmekollektoren gibt es?

Die üblichsten Formen sind Grabenkollektoren wie die von GeoCollect sowie Flächenkollektoren, bei denen Matten mit fertig konfektionierten Rohrleitungen im Erdreich verlegt sind. Ringgrabenkollektoren sind einfache Kunststoffleitungen, die meist am Rand eines Grundstücks verlegt sind. Eine weitere Form sind Erdwärmekörbe. Das sind ebenfalls Rohrleitungen, die in Form eines Korbes um ein Stützgestell gewunden sind, das in große Gruben auf dem Grundstück vergraben sind. Ein Unternehmen stellt mehrere Meter lange Kollektoren her, die mit einer großen Menge Sole gefüllt sind und nebeneinander auf dem Grundstück vergraben sind.

Aus welchen Materialien bestehen die GeoCollect Kollektoren?

Die Kollektoren von GeoCollect sind ausschließlich aus dem Kunststoff PP-R gefertigt. Dieses Polypropylen Random Copolymer ist besonders langlebig und widerstandsfähig. Das Material hat keinerlei Auswirkungen auf das umliegende Erdreich. Die Kollektoren sind von einem unabhängigen Prüfinstitut für eine Lebensdauer von 100 Jahren zertifiziert.

Für welche Gebäude eignet sich das Produkt?

Dank ihrer hohen Effizienz und ihres geringen Flächenbedarfs eignen sich Kollektoren von GeoCollect prinzipiell für alle Typen von Gebäuden: Neu- und Bestandsbauten, öffentliche Gebäude, Gewerbe, Industrie aber auch Ein- und Mehrfamilienhäuser. Ideal ist die Kombination mit einer Flächenheizung im Fußboden, an der Wand oder der Decke. Aber auch mit Heizkörpern ist ein energie- und kosteneffizienter Betrieb der Wärmepumpe möglich.

Darüber hinaus sind die Kollektoren von GeoCollect als Wärmequelle für Kalte Nahwärmenetze und zur Dekarbonisierung bestehender Fernwärmenetze geeignet.

Kann der Kollektor mit jeder Wärmepumpe kombiniert werden?

Für die Kombination mit Erdkollektoren oder Erdsonden sind sogenannte Sole-Wärmepumpen, umgangssprachlich Erdwärmepumpen, vorgesehen. Alle namhaften Hersteller bieten Modelle an, die sich für GeoCollect-Kollektoren eignen. Wir beraten Sie gerne zur Auswahl von Modell, Leistung und Auslegung der Wärmepumpe(n).

Welche Vorteile bietet unser Kollektorsystem gegenüber anderen Typen von Erdwärmekollektoren?

Welche Vorteile bietet unser Kollektorsystem gegenüber gegenüber anderen Typen von Erdwärmekollektoren?

Durch ihr ausgefeiltes und patentiertes Design verfügen GeoCollect-Kollektoren über eine sehr große Kontaktfläche zum Erdreich. Gleichzeitig sorgen Turbulatoren im Innern des Kollektors für eine Verwirbelung der durchströmenden Sole. Dadurch nehmen die Kollektoren viel Wärme aus dem Erdreich auf. Das Ergebnis sind hohe Entzugsleistungen, also wieviel Wärme pro Quadratmeter Fläche aus dem Erdreich entnommen werden kann. Diese ist höher als bei allen anderen Kollektorsystemen auf dem Markt. In der Folge sind geringe Flächen auf dem Grundstück nötig, um ein Gebäude mit GeoCollect zu heizen und zu kühlen: Bei einlagiger Verlegung rund 1/3 der beheizten Gebäudefläche, bei zweilagiger Verlegung etwa 1/5 der beheizten Gebäudefläche. Der genaue Flächenbedarf ist abhängig von der Bodenbeschaffenheit, der Klimazone, dem Gebäude sowie der Auslegung der Wärmepumpenanlag

Leistung und Effizienz

Wie hoch ist die Entzugsleistung eines GeoCollect-Kollektors?

Ein einzelner GeoCollect-Kollektor hat eine durchschnittliche Entzugsleistung von 100 Watt. Üblicherweise sind zehn Kollektoren zu einem Strang kunststoffverschweißt. Dieser Strang liefert eine Leistung von einem Kilowatt (1kW). Die Zahl der Stränge bestimmt die Gesamtleistung der Anlage. Sie ist nach oben offen. Je nach Bodenbeschaffenheit und Auslegung der Anlage sind mehr oder weniger Kollektoren nötig, um die erforderliche Leistung bereitzustellen. Dies wird von uns im Rahmen der Projektplanung exakt ermittelt.

Reicht die Leistung auch im Winter aus?

Ja. Wärmepumpenanlagen mit Kollektoren von GeoCollect sind so ausgelegt, dass diese als alleinige Wärmequelle dienen. Über die Kollektoren entzieht die Wärmepumpe dem Erdreich nach und nach Wärme. Das funktioniert je nach Auslegung auch bei Erdreichtemperaturen unter null Grad. Sofern weitere Wärmequellen vorhanden sind, wird die Kollektoranlage entsprechend bemessen.

Wie groß kann eine GeoCollect-Anlage sein?

Wie viel Heizleistung liefert ein Erdwärmekollektor?

Die Größe und damit die Leistung ist prinzipiell nicht beschränkt. Sie hängt von der zur Verfügung stehenden Fläche und dem Wärmebedarf ab. Aktuell haben die größten Anlagen eine Entzugsleistung von rund 500 Kilowatt kW. Technisch möglich sind Anlagenleistungen im Bereich mehrerer Megawatt.

Welche Rolle spielt die Bodenbeschaffenheit?

Welche Beschaffenheit der Boden hat, ist für jede Erdkollektoranlage relevant. Trockene, steinige Böden leiten Wärme schlechter zu den Kollektoren als feuchte, feinkörnige Böden. Je nach Zusammensetzung des Materials werden GeoCollect-Anlagen deshalb mit Sand eingeschlämmt, auf den das ursprüngliche Bodenmaterial verteilt wird. Oder vorhandenes Material kann direkt wieder eingebaut werden. Schwierig sind felsige Untergründe. Hier eine Grube oder Gräben für die Kollektoren zu schaffen, ist aufwändig und teuer.

Wie groß ist die Kollektorfläche?

Ein Strang unserer Kollektoren mit einer Entzugsleistung von einem Kilowatt (1 kW) benötigt eine Nettofläche von rund 7 m². In der Regel umfasst eine Kollektoranlage etwa ein Drittel der beheizten Gebäudefläche bei einer einlagigen Verlegung. Bei zwei Kollektorlagen übereinander ist es etwa ein Fünftel der beheizten Gebäudefläche. Wie groß die Kollektorfläche insgesamt ist, hängt von der Topographie, der Bodenbeschaffenheit und vor allem von der benötigten Wärmepumpenleistung ab. Unsere Anlagen reichen von ca. 50 m² für den gut gedämmten Neubau eines Einfamilienhauses bis hin zu mehr als 7.000 m² für eine Anlage unter einem Sportplatz, die rund eine Gigawattstunde (1.000.000 kWh) erneuerbare Wärme pro Jahr liefert und damit drei bestehende Schulgebäude und eine Turnhalle beheizt.

Muss die Kollektorfläche aus einer zusammenhängenden Fläche bestehen?

Nein. Je nach Grundstück kann es sinnvoll sein, zwei oder mehr Kollektorfelder zu planen und zu bauen. Dies beeinträchtigt die Leistung der Anlage nicht.

Wie kann ich die Fläche über den Kollektoren nutzen?

Die Grundstücksfläche über einer GeoCollect-Anlage lässt sich auf vielfältige Weise nutzen: Ganz normal als Grün- oder Gartenfläche (Wurzeltiefe bis 80 cm). Oder als Parkplatz mit einem versickerungsfähigen Pflaster. Auch eine landwirtschaftliche Nutzung ist möglich. Zahlreiche unserer Anlagen liegen unter Sport- und Bolzplätzen oder Schulhöfen. Auch Regenrückhaltebecken oder Spielplätze über unseren Anlagen haben wir bereits realisiert.

Wie effizient arbeitet eine Wärmepumpe mit GeoCollect-Erdwärmekollektor?

Sehr effizient. Generell arbeiten Sole-Wärmepumpen effektiver als die üblichen Luft-Wasser-Wärmepumpen. Kombiniert mit unseren hocheffizienten Kollektoren liegt die erreichte Jahresarbeitszahl JAZ (Verhältnis von eingesetztem Strom zu gelieferter Wärme) im Gebäudebestand etwa bei etwa 4 bis 4,5. Im Neubau werden regelmäßig JAZ von 4,5 bis über 5 erreicht. So wird weniger Strom benötigt, was sich positiv auf die Stromrechnung auswirkt.

Kann die Anlage auch Warmwasser erzeugen?

Kann die GeoCollect-Anlage auch Warmwasser erzeugen?

Selbstverständlich. Die meisten Wärmepumpen sind sowohl für den Heiz- wie den Warmwasserbetrieb ausgelegt. Bei Bedarf ist auch ein reiner Warmwasserbetrieb denkbar.

Welche anderen Erneuerbaren Energien kann ich mit einer GeoCollect-Anlage kombinieren?

Im Prinzip jede. Solarthermie, Wärme aus PVT-Anlagen (Kombination von Photovoltaik und Solarthermie in einem Modul), Abwärme aus Abwasser, Gebäuden oder Rechenzentren, Gewerbe und Industrie sind als Partner einer GeoCollect-Anlage möglich. Ein von uns berechnetes und lieferbares, hydraulisches Quellenmanagement entscheidet autonom, welche Quelle gerade am effizientesten Wärme für die Wärmepumpe bereitstellen kann, und regelt den Solefluss entsprechend.

Kann eine GeoCollect-Anlage auch Wärme speichern?

Ja. Das Erdreich ist ein kostengünstiger und überall verfügbarer Wärmespeicher. Die GeoCollect-Kollektoren entziehen diesem nicht nur Wärme, sondern können umgekehrt dort auch welche einspeichern. Dies erfolgt bei der Gebäudetemperierung (siehe nächste Frage) aber auch wenn andere Quellen überschüssige Wärme zur Verfügung stellen. Das kann saisonal über mehrere Monate erfolgen oder kurzfristig als sogenannter Pendelspeicher. Diese Regeneration des Erdreichs steigert die durchschnittliche Quelltemperatur und dadurch die Effizienz der Wärmepumpenanlage. Sprich, mit der gleichen Menge Strom wird mehr Wärme bereitgestellt.

Ist passive Kühlung im Sommer möglich?

Ja. Erdwärmeanlagen gehören zu den effizientesten Anlagen bei der Temperierung von Gebäuden. Besonders geeignet sind dazu Flächenheizungen bzw. -kühlungen. Also Fußboden-, Decken- oder Wandheizungen. Wegen der Kondensation von Luftfeuchte an den Heizkörpern sind diese weniger geeignet. Wichtig: die Temperierung mit einer Erdwärmepumpe ist keine Klimaanlage. Die Raumtemperatur wird um ca. 3°C abgesenkt. Das ist deutlich spürbar und besonders komfortabel. Denn es entsteht weder ein unangenehmer Luftstrom noch ein störendes Geräusch im Raum.

Wie berechnet man die passende Größe der Anlage?

Eine überschlägige Berechnung können Sie mit den obengenannten Verhältnissen von Fläche des Kollektorfelds zu beheizter Gebäudefläche von 1:3 bei einlagiger und 1:5 bei zweilagiger Verlegung der Kollektoren vornehmen. Deutlich genauer ist unser Auslegungsservice. Dieser berücksichtigt neben dem Heizwärmebedarf und den Parametern der Wärmepumpe auch die voraussichtliche Bodenbeschaffenheit und die Topografie. So sehen Sie genau, wo und in welcher Richtung ihre GeoCollect-Anlage positioniert sein kann.

Installation und Wartung

Wie läuft die Installation ab?

Nach Auftragserteilung und -bestätigung nimmt einer unserer zertifizierten Installationsbetriebe Kontakt mit Ihnen auf. Dabei werden Umfang und Dauer der Installationsarbeiten besprochen und festgelegt. Die Installation startet mit der Anlieferung des Materials sowie dem Aushub der Gräben oder der Grube, in der die Kollektoren verlegt werden. Das kann ein Erdbauer vor Ort machen oder wir vermitteln Ihnen ein erfahrenes Unternehmen.

Anschließend werden die Kollektoren nach Installationsschema verlegt, vor Ort miteinander kunststoffverschweißt und mit Leitungen an den oder die Verteilerschächte angeschlossen. Von dort verlaufen Leitungen durch eine abgedichtete Wandbohrung in den Heizraum, wo die Wärmepumpe steht. In der Regel enden unsere Leitungen an zwei Kugelhähnen, an denen der Heizungsbauer Vor- und Rücklauf der Wärmepumpen anschließt. Nachdem ein umfangreiches Programm zur Dichtheit der Anlage und Qualitätssicherung abgeschlossen ist, werden die Gräben bzw. die Grube verfüllt und planiert.

Welche Prüfungen werden vor der Inbetriebnahme durchgeführt?

Unsere zertifizierten Einbaubetriebe prüfen die von ihnen verlegten GeoCollect-Anlagen akribisch nach einem vorgeschriebenen Schema, bevor die Kollektoren in der Erde verschwinden. Dazu gehören mehrere Druckprüfungen für jeden einzelnen Strang. Einmal mit Luft, einmal mit Wasser. Über die Ergebnisse erhalten Auftraggeber ein ausführliches Protokoll.

Wie tief werden GeoCollect-Erdwärmekollektoren verlegt?

In der Regel sind einlagige Kollektoranlagen von GeoCollect 1,50 Meter unter Geländeoberkante verlegt. Zweietagige Anlagen haben ihren tiefsten Punkt 2,50 Meter unter Geländeoberkante. Für Sonderfälle und bei einer aktiven Regeneration mit einer weiteren Wärmequelle sind bis zu fünf Etagen untereinander machbar. Zum Beispiel in eng bebauten, urbanen Quartieren.

Wie lange dauert die Verlegung?

Das hängt von der Leistung der Anlage, sprich der Zahl der Kollektoren, der Bodenbeschaffenheit, der Logistik und ein Stück weit auch vom Wetter ab. Grob gesagt dauert die Installation inklusive Erdarbeiten von rund 2 bis 3 Arbeitstagen bei Einfamilienhäusern bis zu 4 oder 5 Monaten bei sehr großen Anlagen mit nahezu 10.000 Kollektoren.

Welche Erdarbeiten sind notwendig?

Bei kleinen Anlagen reicht es häufig, mit einem Bagger entsprechend lange und tiefe Gräben auf dem Gelände auszuheben. Bei größeren Anlagen ist es vorteilhaft, die Fläche für die Kollektoren komplett als Grube auszuheben. Bei Neubauten ideal ist der gleichzeitige Aushub der Kollektorgrube im Zuge der Arbeiten für einen Keller. Für den Aushub sollte eine entsprechend große Lagerfläche zur Verfügung stehen. Je nach Bodenbeschaffenheit werden die Kollektoren mit Sand eingeschlämmt und ein Teil des Aushubs abgefahren. Zusätzlich werden schmale Gräben für die Anschlussleitungen vom Verteilerschacht zum Heizraum gegraben.

Benötige ich eine Genehmigung?

Nein, im Gegensatz zu einer Erdsondenbohrung ist für die Verlegung von GeoCollect-Kollektoren auf dem eigenen Grundstück in der Regel keine Genehmigung und keine gesonderte Versicherung nötig. Erforderlich ist eine formlose Anzeige bei der Baubehörde.

Können die Kollektoren nachträglich eingebaut werden?

Ja, sofern auf dem Grundstück genügend geeignete Fläche vorhanden ist.

Wie lange halten Erdwärmekollektoren?

GeoCollect-Kollektoren sind im eingebauten Zustand für eine Lebensdauer von 100 Jahren zertifiziert. Länger als viele Gebäude halten.

Ist eine Erdwärme-Anlage wartungsfrei?

Wie jede Komponente einer Wärmepumpenanlage sollten auch die Kollektoren regelmäßig in Augenschein genommen werden. Da diese keine beweglichen Teile haben und komplett mit Erde überdeckt sind, beschränkt sich die Kontrolle auf die Überwachung der Druckverhältnisse in der Anlage. Dazu sind für jeden Strang im Verteilerschacht, selten im Heizkeller, für jeden Strang ein gesondertes Manometer verbaut.

Was passiert bei einer Undichtigkeit?

Dieser Fall kommt sehr selten vor. Da die Kollektoren zu einzelnen Strängen zusammengefasst sind, kann ein Strang vorübergehend stillgelegt werden. So kann die Anlage weiter betrieben werden. Für die Reparatur muss der Erdboden über dem Strang entfernt werden. Die Lage der Stränge ist genau dokumentiert, sodass eventuell notwendige Erdarbeit zielgenau erfolgen könnten.