Erdwärmesonde auslegen: Das Wichtigste zuerst
Erdwärmesonde auslegen:
Das Wichtigste zuerst
- Erdwärmesonden werden nach der VDI-Richtlinie 4640 ausgelegt. Die Faustformel lautet: Sondenlänge = Entzugsleistung der Wärmepumpe ÷ spezifische Entzugsleistung des Bodens.
- Die spezifische Entzugsleistung des Bodens liegt je nach Untergrund bei 20 bis 100 W/m, im Mittel rund 50 W/m (bei rund 1.800 Volllaststunden pro Jahr).
- Eine einzelne Sonde reicht meist 40 bis 100 m tief. Ein Einfamilienhaus braucht oft ein bis zwei Bohrungen mit zusammen rund 100 bis 200 m.
- Jede Erdwärmebohrung braucht eine wasserrechtliche Genehmigung. Die verbindliche Auslegung übernimmt ein Fachbetrieb oder ein Planungsbüro für Geothermie.
Eine Erdwärmesonde ist der senkrechte Wärmetauscher – die Erdsonde – einer Sole-Wasser-Wärmepumpe. Wie sie aufgebaut ist und funktioniert, lesen Sie im Beitrag zur Erdsonde. Hier geht es um die Berechnung: Entzugsleistung, Bohrtiefe, Länge und Anzahl der Sonden für ein Einfamilienhaus.
Wie hoch ist die Entzugsleistung einer Erdwärmesonde?
Die spezifische Entzugsleistung gibt an, wie viel Wärme dem Boden pro Meter Sonde entzogen werden kann. Sie liegt im Mittel bei rund 50 W/m, je nach Untergrund zwischen 20 und 100 W/m, und ist der entscheidende Wert für die Auslegung. Wie hoch sie ausfällt, hängt von Gesteinsart, Feuchte und Grundwasser ab. Die Richtwerte stammen aus VDI 4640 Blatt 2 (bezogen auf rund 1.800 Volllaststunden im Jahr, das heißt den typischen Wohnhaus-Fall):
| Bodenart | Spezifische Entzugsleistung |
|---|---|
| Trockenes Sediment (Sand, Kies) | 20 bis 25 W/m |
| Ton, Schluff (feucht) | 35 bis 50 W/m |
| Wassergesättigter Sand, Kies | 60 bis 70 W/m |
| Sandstein | 60 bis 80 W/m |
| Kalkstein, Dolomit | 65 bis 85 W/m |
| Granit, Gneis | 84 bis 100 W/m |
Fließt Grundwasser durch den Untergrund, steigt die Entzugsleistung durch die ständige Wärmenachlieferung um etwa 20 bis 30 W/m. Bei größeren Anlagen lässt sich der genaue Wert über einen Thermal Response Test (TRT) an einem Testbohrloch bestimmen. Das verfeinert die Auslegung gegenüber den reinen Tabellenwerten.
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Wie tief muss man für eine Erdwärmesonde bohren?
Eine einzelne Erdwärmesonde reicht in der Regel 40 bis 100 m tief. Für ein Einfamilienhaus ergibt sich daraus eine Gesamtsondenlänge von rund 100 bis 200 m, verteilt auf ein bis zwei Bohrungen – je nach Heizlast und Bodenqualität.
Warum die 100-m-Marke? Bis zu dieser Tiefe bleibt die Erdwärme-Tiefenbohrung im einfacheren wasserrechtlichen Verfahren. Tiefere Bohrungen fallen zusätzlich unter das Bergrecht. Sind mehrere Sonden nötig, halten sie zudem einen Mindestabstand ein, damit sie sich im Boden nicht gegenseitig „die Wärme klauen“.
Wie berechne ich Länge und Anzahl der Erdsonden?
Die nötige Sondenlänge berechnen Sie, indem Sie die Entzugsleistung der Wärmepumpe durch die spezifische Entzugsleistung des Bodens teilen:
Sondenlänge = Entzugsleistung der Wärmepumpe ÷ spezifische Entzugsleistung
Die Eingangsgröße ist die Kälteleistung der Wärmepumpe – die Wärme, die dem Boden entzogen wird, nicht die Heizleistung. Sie steht im Datenblatt der Wärmepumpe oder ergibt sich aus deren Heizleistung minus der elektrischen Leistungsaufnahme des Verdichters. Als Faustwert sind das rund 75 bis 80% der Heizleistung (bei einer Jahresarbeitszahl um 4).
Ein Beispiel macht es greifbar. Angenommen, eine Sole-Wasser-Wärmepumpe entzieht dem Boden 10 kW Kälteleistung und der Untergrund liefert die durchschnittlichen 50 W/m:
- Sondenlänge = 10.000 W ÷ 50 W/m = 200 m
- Weil eine Bohrung möglichst unter 100 m bleibt, teilt sich das auf zwei gleich lange Sonden à 100 m auf. Die gleiche Länge sorgt für eine ausgeglichene Anlagenhydraulik.
Bei besserer Bodenqualität (etwa 70 W/m) fällt die Sonde kürzer aus, bei trockenem Sand (25 W/m) entsprechend länger.
Braucht eine Erdwärmesonde eine Genehmigung?
Ja, jede Erdwärmebohrung ist genehmigungspflichtig. Erforderlich ist mindestens eine wasserrechtliche Erlaubnis der unteren Wasserbehörde. In Wasserschutzgebieten sind Bohrungen oft ganz ausgeschlossen. Reicht die Bohrung tiefer als 100 m, kommt das Bergrecht hinzu, was Aufwand und Kosten erhöht.
Die Anträge und die Anzeige beim geologischen Dienst übernimmt in der Praxis der ausführende Fachbetrieb. Das ist ein Grund mehr, die endgültige Auslegung fachlich planen zu lassen statt allein über die Faustformel.
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