Einbringen von Erdwärmesonden

[H.-P. Ambros]

Einbringen von Erdwärmesonden
Die Erdsondenbohrung sollte einen Mindestabstand zum Gebäude von 2 m aufweisen, da Gebäude nicht in ihrer Standfestigkeit beeinträchtigt werden dürfen. Bei der Einbringung mehrerer Erdwärmesonden sollte ein Abstand bei Sondenlängen von unter 50 Metern mindestens 5 Meter und bei Erdsondenlängen von über 50 Metern mindestens 6 Meter betragen. Die regionalen Vorschriften sind jedoch vorher zu prüfen, da diese oftmals voneinander abweichen. Bei Erdwärmesonden, die auch zur Kühlung eingesetzt werden, sollte die Anordnung möglichst offen gestaltet werden, um eine gegenseitige Beeinflussung zu vermeiden. In beiden Fällen sollte auch die Grundwasserströmungsrichtung Beachtung finden, da Kältefahnen die Entzugsleistungen anderer Erdsonden beeinträchtigen können. Der Abstand zu anderen Versorgungsleitungen sollte 70 cm betragen. Sollte dieser Abstand unterschritten werden, müssen die Leitungen mit ausreichender Isolierung geschützt werden.

Um das Einbringen der Sonde zu erleichtern, wird bei feuchten oder auch wassergefüllten Bohrlöchen empfohlen, die Erdsonden vorher mit Wasser zu befüllen. Dazu kann ein Sondengewicht und eine Einschubhilfe das Einbringen der Erdsonde zusätzlich erleichtert. Bei trockenen Bohrlöchern ist die Sonde spätestens vor dem Verpressen des Bohrlochs mit Wasser zu füllen, um ein Aufschwimmen zu verhindern. Das Befüllen der Erdsonden mit Wasser vermindert grundsätzlich den Biegewiderstand der Sonden. Dann wird das Verfüllrohr zusammen mit der Erdsonde in das Bohrloch geschoben. Bei größeren Tiefen kann ein weiteres Verfüllrohr nötig werden um ein gleichmäßiges Verfüllen mit z. B. Bentonit sicherzustellen.

In aller Regel wird die Sonde über eine Abrollvorrichtung, die an dem Bohrgerät befestigt ist, in das Bohrloch geschoben. Die Sonde kann aber auch vor dem Einbringen ausgerollt werden und über eine Schlaufe, die am Bohrgerät befestigt wird, in das Bohrloch geschoben werden. Durch das Ausrollen wird die Restkrümmung der Sondenrohre wiederum etwas verringert. Zu beachten bleibt, dass ausgerollte Rohre beim Ziehen über den Boden durch Kerben, Riefen, etc. beschädigt werden könnten und die Lebensdauer der Rohre erheblich reduzieren.

Die Verpressung der Erdsonden hat der VDI 4640 Teil 2 zu entsprechen. Diese stellt sicher, dass eine dauerhafte physikalisch und chemisch stabile Einbindung der Erdsonde an das umgebende Erdreich sicher gestellt ist und keine Lufteinschlüsse oder Hohlräume den Wärmeübergang behindern. Nur bei ordnungsgemäßer Durchführung der Verpressung des Bohrlochringraumes mit den dazu vorgesehenen Baustoffen kann die Funktionsfähigkeit insbesondere von tieferen Sonden gewährleistet werden. Da der Wärmeübergang auch durch das dem Schichtaufbau entsprechende wieder einbringen des Bohrguts gewährleistet wäre, muss davon trotzdem abgeraten werden, da Grundwasserstockwerke nicht sicher voneinander hydraulisch wieder abgegrenzt werden könnten .

Nachdem die Erdsonde eingebracht und der Ringraum verfüllt wurde, wird eine Durchfluss- und Druckprüfung durchgeführt. Die Funktionsprüfung an der mit Wasser gefüllten Sonde und Druckprüfung wird mit mindestens 6 bar 30 bis 60 Minuten getestet. Dabei wird ein Druckabfall von maximal 0,2 bar toleriert.

Wird die Erdsonde zunächst nicht genutzt, so ist bei Frostgefahr die Erdsonde bis 2 Meter unter Geländeoberkante zu entleeren. Dies kann z. B. durch einen aufgeschlossenen Druckluftanschluss, der auf der anderen Seite das Wasser herausdrückt. Wird dann der Druck weggenommen, so pendelt sich die Wassersäule in der Erdsonde auf dem um das Wasservolumen reduzierten Pegelstand ein. Bis zum Anschluss müssen die Sondenrohre dicht verschlossen sein.

Die Erdwärmesonden sollten in parallel geschalteten Kreisen zum Verteiler geführt werden. Der Verteiler sollte dabei an der höchsten Stelle installiert werden und um eine Entgasungseinrichtung ergänzt werden. Die Verteiler können dann mit Durchflussmesser zur Einregulierung der Sonden ausgestattet werden. Vor Inbetriebnahme des Gesamtsystems ist eine Druckprüfung mit dem 1,5-fachen Betriebsdruck durchzuführen und eine gleichmäßige Durchströmung aller Sonden sicher zu stellen.

Montage von Erdwärmesonden

Schritt 1: Die Erdsonden sollten vor dem Auslegen zunächst auf Beschädigungen kontrolliert werden. Dann wird die Erdsonde auf die Abrollvorrichtung gebracht oder ausgelegt. Bei Bedarf kann ein Sondengewicht oder eine Einschubhilfe am Sondenfuß befestigt werden.

Schritt 2: Dann erfolgt die Befüllung der Sonde mit Wasser, damit diese nicht aufschwimmt, und wird mit dem Verfüllrohr in das Bohrloch eingesetzt. Die Erdsonde und das Verfüllrohr werden komplett in das Bohrloch abgelassen.

Schritt 3: Darauf folgt die Druck- und Durchflussprüfung der mit Wasser gefüllten Sonde und die vollständige Verfüllung des Ringraumes des Bohrlochs. Abschließend folgt die Endprüfung der mit Wasser gefüllten Erdwärmesonde mit mindestens 6 bar.

Schritt 4: Die Erdsonden werden mit den Anschlussleitungen verbunden. Der Anschluss der Leitungen an den Verteiler erfolgt am höchsten Punkt der Anlage. Dann werden die Erdsonden mit dem vorher an- und durchgemischten Wärmeträgermedium befüllt. Darauf folgt das Durchspülen der Rohrleitungen über einem offenen Gefäß, bis diese luftfrei sind. Nach einer abschließenden Druckprobe des Gesamtsystems mit 1,5-fachem Betriebsdruck ist das Gewerk Erdsonde und somit der Erdwärmetauscher Einsatz bereit.

Quelle: Stoltenberg Energie GmbH