Dimensionierungshinweise – Wärmequelle Erdreich

Der Erdwärmetauscher, der als Wärmequelle für die Sole/Wasser-Wärmepumpe dient, ist auf die Kälteleistung der Wärmepumpe auszulegen. Diese lässt sich aus der Heizleistung abzüglich der elektrischen Aufnahmeleistung der Wärmepumpe im Auslegungspunkt berechnen.

Grundsätzlich gilt für die Wärmequelle, dass die am Verdampfer der Wärmepumpe übertragene Leistung Q₀ dauerhaft zur Verfügung stellen muss. Dabei gilt:

Verdampferleistung Q₀ (kW_th) = Heizleistung Q_C (kW_th) – elektrische Aufnahmeleistung des Verdichters P_el (kW_el)

Beim Austausch einer alten Wärmepumpe gegen ein neueres Modell ist deshalb die Leistung des Erdwärmetauschers zu überprüfen und gegebenenfalls der neuen Kälteleistung anzupassen. Hier liefern die minimalen Soletemperaturen und die Laufzeiten der vergangenen Heizperioden wichtige Informationen über die Wärmequelle.

• Soletemperaturen liegen über einen längeren Zeitraum deutlich unter 0°C.
  => Die Wärmequelle kann evtl. die höheren Entzugsleistung einer effizienteren Wärmepumpe nicht sicherstellen. Der Einbau eines zweiten Wärmeerzeugers z.B. Heizstab wird empfohlen

• Die Wärmepumpe hat geringe Jahresvollbenutzungsstunden
  => Die Wärmepumpe scheint überdimensioniert zu sein. Der Austausch durch eine Wärmepumpe mit geringerer Heizleistung führt zu längeren Laufzeiten, geringeren Spitzenentzugsleistungen und somit zu einem effizienteren Betrieb. 

Der Wärmetransport im Erdreich erfolgt fast ausschließlich durch Wärmeleitung, wobei die Wärmeleitfähigkeit mit wachsendem Wassergehalt zunimmt. Ebenso wie die Wärmeleitfähigkeit wird das Wärmespeichervermögen maßgeblich vom Wassergehalt des Erdreichs bestimmt. Die Vereisung des enthaltenen Wassers führt zu einem deutlichen Anwachsen der gewinnbaren Energiemenge, da die Latentwärme des Wassers mit ca. 0,09 kWh/kg sehr hoch ist. Für eine optimale Ausnutzung des Erdreiches ist deshalb eine Vereisung um die im Erdreich verlegten Rohrschlangen nicht nachteilig.

Dimensionierung der Sole-Umwälzpumpe
Der Sole-Volumenstrom ist abhängig von der Leistung der Wärmepumpe und wird durch die Sole-Umwälzpumpe gefördert. Die Umwälzpumpe ist dabei so zu dimensionieren, dass ein der Verdampferleistung entsprechender Massenstrom gefördert wird. Entsprechend der Leistung sollte der Massenstrom so groß gewählt werden, dass sich bei niedrigster Wärmequellentemperatur eine Temperaturspreizung über den Verdampfer von 2 – 3 Kelvin einstellt. Bei höheren Soletemperaturen (z.B. Sommerbetrieb / Warmwasser) können sich auch größere Spreizungen ergeben.

Der in den Geräteinformationen der Wärmepumpe angegebene Soledurchsatz entspricht einer Temperaturspreizung der Wärmequelle von ca. 3 K. Neben dem Volumenstrom sind die Druckverluste in der Solekreisanlage und die technischen Daten der Pumpenhersteller zu berücksichtigen. Dabei sind Druckverluste in hintereinander geschalteten Rohleitungen, Einbauten und Wärmetauschern zu addieren.

Wartungshinweise
Um einen sicheren Betrieb der Wärmepumpe gewährleisten zu können, ist diese in regelmäßigen Abständen zu warten. Folgende Arbeiten können auch ohne spezielle Ausbildung ausgeführt werden:

• Reinigung des Schmutzfilters im Solekreislauf der Wärmepumpe