Die Auslegung und Ausführung einer Erdwärmesondenanlage muss gemäß der VDI Richtlinie 4640 (Thermische Nutzung des Untergrundes) und nach dem Stand der Technik unter Einhaltung der geltenden rechtlichen Vorschriften durchgeführt werden.
Grundlegendes
Bei erdgekoppelten Wärmepumpen ist eine hohe Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes erwünscht, um so die Wärme des Erdreiches gut zur Erdsonde gelangen zu lassen. Das Wärmetransportvermögen kann im stationären Bereich durch die Wärmeleitfähigkeit λ beschrieben werden (Einheit = W / m K).
Erdsonden erlangen ihre Wärmeenergie durch den geothermischen Wärmestrom (vom Erdinneren zur Oberfläche) und dem Grundwasserfluss. Lediglich bis zu einer Tiefe von 15 m ist der Einfluss der Sonnenstrahlung und des Sicker- bzw.
Regenwassers von Bedeutung. Erdsonden können üblicherweise Tiefen von 10 bis über 200 m erreichen. Bei Erdsonden kann eine Unterdimensionierung zu niedrigen Soletemperaturen führen. Langfristig kann dadurch die Soletemperatur
von Heizperiode zu Heizperiode absinken.
Genehmigungen
Wasserhaushaltgesetz (WHG):
Beim Bau von thermischen Anlagen im Untergrund, sind die Bestimmungen des Wasserhaushaltgesetzes (WHG) und die dazu erlassenen Verwaltungsvorschriften der Länder zu beachten. Durch den Bau und Betrieb einer Erdsondenanlage kann ein erlaubnispflichtiger Benutzungstatbestand nach § 3 Abs. 2 des WHG erfüllt sein (unabhängig ob auf Grundwasser gestoßen wird oder nicht). Die geringfügige Temperaturveränderung beim Betrieb einer Wärmepumpe in Verbindung mit einer Erdsonde in EFH und ZFH stellt in der Regel keinen Benutzungstatbestand dar. Ob eine Bohranzeige oder eine Genehmigung notwendig ist, hängt von den örtlichen Bedingungen und
behördlichen Vorschriften ab.
Ferner sind folgende wasserwirtschaftlichen Ziele zu berücksichtigen:
– Die Wärmeträgerflüssigkeit muss den Anforderungen der VDI 4640 Teil 1 entsprechen.
– Bohrspülungen dürfen keine Wassergefährdenden Stoffe enthalten.
– Der Kurzschluss von 2 oder mehreren Grundwasserstockwerken ist zu unterbinden (durch Verpressen des Bereiches).
– In ergiebigen Grundwasserstockwerken für die Trinkwassergewinnung wird der Einbau einer Erdwärmesonde i. d. R. abgelehnt.
Bergrecht (BBergG):
Für die Aufsuchung und Gewinnung von Erdwärme im Bereich von 0 -99 m wird das Bergrecht nicht angewendet. Gegebenenfalls greift hier das WHG (siehe Absatz oben). Ab 100 m sind die Bestimmungen des BBergG für das Aufsuchen und Gewinnen von Erdwärme anzuwenden. Einzelne Bundesländer wie Bayern, Baden-Württemberg, NRW, Hessen und Reinland Pfalz haben Leitfäden zur Nutzung der Erdwärme mit Wärmepumpen herausgebracht, um eine
Vereinfachung der Genehmigung zu erzielen.
Sondenmaterial
Für Erdsonden und Rohrleitungen im Untergrund sind Kohlenwasserstoff-Polymere wie
– Polyethylen (PE)
– Polypropylen (PP)
– oder Polybutylen als Material nach DIN 8074/8075 zu wählen.
Wärmeträgermedium Wärmeträgermedien dürfen im Fall einer Leckage keine Verschmutzung des Grundwassers oder des Bodens nach sich ziehen. Es sollten Substanzen gewählt werden, die ungiftig und biologisch abbaubar sind. Es dürfen nur Stoffe verwendet werden, die in der der Wassergefährdungsklasse 1, Fußnote 14 (und damit vor dem 17.05.99 in der WGK 0 waren) enthalten sind. Im Sicherheitsdatenblatt des jeweiligen Stoffes ist diese Eingruppierung aufgeführt. Folgende Frostschutzmittel sind gebräuchlich:
– Ethandiol (als Synonym wird häufig Ethylenglykol verwandt, C2H6O2)
– 1,2 Propandiol (als Synonym wird häufig Propylenglykol verwandt, C3H8O2)
– Ethanol (als Synonym wird häufig Äthylalkohol verwandt, C2H5OH)
