Erdwärmesonden Abstand

Planen und Ausführen einer Geothermiebohrung

Unsere Fachleute erläutern hier, wie man Fühler für die Geothermie bohrt. Vor allem die erdgeschichtliche Planung, die Zulassung und schließlich das fachgerechte Einschlagen der Erdbohrungen ist von großer Wichtigkeit. Die VDI 4640 enthält ausführliche Angaben zur Auslegung, Installation und zum Einbau einer Geothermiebohrung Für den Einsatz von Erdwärmepumpen ist daher prinzipiell die Kaltabsaugung bzw. Verdampferkapazität entscheidend.

Das spezifische Förderverhalten der Bodentypen, die die Förderleistung der Erdsonde wesentlich bestimmen, wird heute oft im Netz auf den Internetseiten der staatlichen Stellen publiziert. Oft verfügen die ortsansässigen Bohrunternehmen aber auch über ausreichende Kenntnis der örtlichen Geologie für eine professionelle Bohrplanung. Für größere Heizungsanlagen mit Wärmepumpen-Heizleistungen über 50 Kilowatt oder einer weiteren Verwendung wie z. B. Kühlen sollte eine exakte Leistungsberechnung der Geothermiebohrung erfolgen.

Die Geothermiebohrung kann dann mittels eines thermischen Response-Tests gemessen werden. Das Geothermiebohren sollte einen minimalen Abstand von 2 mm zum Bauwerk haben, da die Stabilität der Bauwerke nicht gefährdet werden darf. Beim Bohren mehrerer Geothermiebohrungen ein Abstand von mind. 5 lfm bei einer Sondenlänge von weniger als 50 lfm und mind. 6 lfm bei einer Sondenlänge von mehr als 50 lfm.

Allerdings müssen die jeweiligen Landesvorschriften vorab überprüft werden, da sie sich oft unterscheiden. Für Geothermiebohrungen, die auch zur Abkühlung genutzt werden, sollte die Anlage so offen wie möglich ausgeführt werden, um Interferenzen zu verhindern. Bei beiden Verfahren sollte auch die Richtung der Grundwasserströmung berücksichtigt werden, da kalte Fahnen die Entnahmeleistung anderer Erdwärmesonden mindern.

Die Entfernung zu anderen Zuleitungen sollte 70 cm sein. Wird dieser Abstand nicht erreicht, müssen die Kabel ausreichend isoliert werden. Zur Erleichterung des Einführens der Messsonde in die Geothermiebohrung wird die vorherige Befüllung der Bohrlöcher mit feuchtem oder wassergefülltem Bohrloch vorgeschlagen. Zu diesem Zweck können ein Fühlgewicht und eine Einführhilfe das Einführen der Erdwärmesonde weiter erleichter.

Für trockene Bohrungen muss die Messsonde mindestens vor dem Anpressen der Bohrung mit Trinkwasser gefüllt werden, um ein Schwimmen zu vermeiden. Die Befüllung der Erdwärmesonden mit Trinkwasser reduziert in der Regel den Knickwiderstand derssonden. Anschließend wird das Hinterfüllrohr zusammen mit der Erdwärmesonde in das Loch gesteckt. Im Regelfall wird die Messsonde über eine Abwickelvorrichtung, die am Bohrständer angebracht ist, in das Loch der Geothermiebohrung eingeschoben.

Vor dem Einsetzen kann die Messsonde auch herausgerollt und mit einer am Bohrständer befestigten Öse in das Loch gesteckt werden. Bei der Verdichtung der Erdwärmesonden muss die VDI 4640 Blatt 2 eingehalten werden. Dadurch wird sichergestellt, dass eine dauerhaft physisch und optisch einwandfreie Integration der Erdwärmesonde in das angrenzende Gelände gewährleistet ist und keine Einschlüsse oder Kavitäten den Wärmetransport beeinträchtigen.

Expertentipp: Da der Wärmetransport auch durch das Wiedereinbringen des Bohrmaterials entsprechend dem Schichtenaufbau sichergestellt wäre, muss dies jedoch verhindert werden, da Grundwasserstände nicht mehr zuverlässig und zuverlässig von einander getrennt werden können. Nach dem Einsetzen der Erdwärmesonde in die Bohrungen und dem Füllen des Ringraumes wird eine Durchfluss- und Druckprobe vorgenommen. Der Funktionstest an der wassergefüllten Messsonde und der Drucktest werden mit mind. 6bar über 30 bis 60 min erprobt.

Der Anschluss der Erdwärmesonden sollte möglichst parallelgeschaltet werden. Bevor die gesamte Anlage in Betrieb genommen wird, muss eine Druckprobe der Geothermiebohrung mit dem 1,5-fachen des Betriebsdruckes durchgeführt und eine gleichmässige Strömung durch alle Fühler sichergestellt werden. Wenn die Geothermiebohrung zunächst nicht verwendet wird, muss die Erdwärmesonde bei Gefahr von Frost bis zu 2 m unter der Erdoberfläche entleert werden.

Das kann z.B. durch einen offenen Druckluftanschluß geschehen, der das auf der anderen Straßenseite das anfallende Druckwasser abführt. Entfernt man dann den Wasserdruck, setzt sich die Wasserkolonne in der Geothermiebohrung auf dem um das Volumen verminderten Niveau ab. Vor der Verlegung sollten die Erdwärmesonden auf Schäden überprüft werden.

Anschließend wird die Erdwärmesonde auf der Abwickelvorrichtung platziert oder aufgesetzt. Im Bedarfsfall kann ein Fühlgewicht oder eine Einführhilfe am Fühlersockel angebracht werden, um die Fühler später besser in die Geothermiebohrung zu eintauchen. Anschließend wird die Messsonde mit Trinkwasser gefüllt, damit sie nicht nach oben schwimmt und mit dem Hinterfüllrohr in das Loch eingeführt.

Dabei werden die Geowärmesonde und das Hinterfüllrohr vollständig in die Geothermiebohrung entleert. Danach erfolgt die Druck- und Durchflussmessung der mit Leitungswasser befüllten Messsonde und die komplette Füllung des Ringraums der Bohrung. Anschließend erfolgt die abschließende Prüfung der mit mind. 6bar wasserbefüllter Geothermiesonde. An die Anschlusskabel werden die Erdwärmesonden der Einzelbohrungen angeschlossen.

Anschließend werden die Erdwärmesonden mit dem zuvor gemischten und gemischten Wärmeträger ("Sole") gefüllt. Nachdem eine Enddruckprüfung der Geothermiebohrung mit dem 1,5-fachen des Betriebsdruckes durchgeführt wurde, kann die Geothermiebohrung entfernt und der Geothermiewärmetauscher betriebsbereit gemacht werden. "Die" Planungen und Ausführung einer Geothermiebohrung wurden zuletzt am 14.03.2016 überarbeitet.