Hinweise zu Erdwärmesonden

Die wasserwirtschaftlichen Anforderungen an Erdwärmesonden sind im Leitfaden "Erdwärmesonden in Bayern" sowie dem zugehörigen Merkblatt 37 / 2 dargestellt. Weitere wichtige technische Vorschriften und Regeln sind unter anderem die VDI-Richtlinie 4640 (Blatt 1 und 2) und die DIN 8901.

Die Grundlage einer erfolgreichen Anlage ist eine kompetente Planung, Ausführung und Betriebsweise unter Berücksichtigung der wasserwirtschaftlichen Anforderungen. Dadurch können Fehler vermieden werden, die eventuell zu Mängeln oder gar zu Schäden führen.

Standortabhängige Anforderungen

Die Nutzung von Erdwärme mit Hilfe von Erdwärmesonden erfordert Bohrungen, die aus wasserwirtschaftlichen Gründen nicht überall bzw. nur mit Einschränkungen (z.B. Beschränkung der Bohrtiefe) zulässig sind. Die Beurteilungskriterien sind im Leitfaden „Erdwärmesonden in Bayern“ festgelegt. Bei der wasserwirtschaftlichen Standortbeurteilung müssen besonders folgende Punkte beachtet werden:

  • In einem Wasserschutzgebiet oder Heilquellenschutzgebiet ist eine Erdwärmesondenbohrung grundsätzlich nicht zulässig. Im Einzelfall kann in Zone III B (Bereich der weiteren Schutzzone) eine Ausnahmegenehmigung erteilt werden.
  • In Gebieten, die für den Schutz von Wassergewinnungen der öffentlichen Wasserversorgung oder privater Betreiber (z.B. Hausbrunnen oder Mineralwasserbrunnen) von Bedeutung sind, ist die Errichtung von Erdwärmesonden im Einzelfall zu prüfen.
  • Eingriffe in artesisch gespanntes Grundwasser sind nicht zulässig.
  • Das Durchbohren von stockwerkstrennenden Schichten ist grundsätzlich nicht zulässig. Zum Schutz der Grundwasserreservoire darf durch Erdwärmesonden nicht in tiefere Grundwasserstockwerke eingegriffen werden.
  • Bohrungen in gespanntes oberflächennahes Grundwasser sind nur im Ausnahmefall zulässig.

Durch eine standortgerechte Planung wird das Risiko einer negativen Beeinträchtigung des Grundwassers minimiert. Außerdem kann die Anlage durch eine standortbezogene Planung korrekt dimensioniert und Fehlinvestitionen können verhindert werden.

Eine Orientierungshilfe über die wasserwirtschaftliche Standortbeurteilung für jede Gemeinde unseres Amtsgebietes finden Sie auf der Unterseite "Übersichtskarten/Erdwärmesonden".

Standortunabhängige Anforderungen

Neben den Anforderungen an den Standort sind bei der Errichtung von Erdwärmesonden insbesondere folgende Punkte zu beachten:

1. Dimensionierung

Die Größe der Erdwärmesondenanlage muss auf den Wärmebedarf des Gebäudes und auf die Entzugsleistung des Untergrundes abgestimmt sein. Anlagen mit einer Heizleistung < 30 kW können anhand der spezifischen Entzugsleistung gem. VDI-Richtlinie 4640 ausgelegt werden. Bei größeren Anlagen ist das Sondenfeld vom Planer über andere Verfahren auszulegen, um eine korrekte Dimensionierung zu erhalten.

2. Bohrunternehmen/Baustelle

Mit der Bauleitung ist grundsätzlich ein hydrogeologisch arbeitendes Fachbüro zu beauftragen. Wenn die Bohrfirma im Besitz der DVGW-Bescheinigung W 120 bzw. des "D-ACH-Gütesiegels für Erdwärmesonden Bohrfirmen" der Wärmepumpenverbände in Deutschland, Österreich und der Schweiz oder entsprechender Qualifikationen ist, kann auf die Bauleitung durch ein Fachbüro verzichtet werden.
Die Baustelle muss sicher und fachgerecht eingerichtet werden. Die notwendigen Geräte, wie z.B. Bohrgerät, Mischanlage, Verpresspumpe und Messinstrumente müssen geeignet sein, die Sonden entsprechend den Regeln der Technik einbauen zu können.
Das bei der Bohrung geförderte Bohrgut und die Bohrspülung sind in einem Container zu sammeln und fachgerecht zu entsorgen. Das gilt auch für das bei Bohrungen anfallende Grundwasser, das mit Bohrgut vermischt ist.

3. Bohrdurchmesser

Der Bohrdurchmesser ist so zu wählen, dass zwischen Sondenbündel und Bohrlochwand mindestens ein Abstand von 30 mm verbleibt (Bohrdurchmesser >= Sondendurchmesser + 60 mm). Bei einer Standardsonde (32er Doppel-U-Rohr ohne Abstandshalter) muss der Bohrenddurchmesser somit mindestens 150 mm betragen. Ein ausreichend große Bohrdurchmesser ist für eine ordnungsgemäße Verpressung (Ringraumverfüllung) notwendig.

4. Bohrlochabstand

Erdwärmesonden können sich bei zu geringem Abstand gegenseitig thermisch beeinflussen. Zur Vermeidung negativer Einflusse muss zwischen den Sonden ein gewisser Abstand eingehalten werden. Die genauen Vorgaben für den Abstand zwischen den Sonden muss der Planer der Anlage treffen. Zur Grundstücksgrenze wird gemäß VDI 4640 ein Abstand von 3 m , nach den Empfehlungen der LAWA ein Abstand von 5 m empfohlen.

5. Sondenmaterial und Wärmeträgermittel

Die Dichtheit der Sondenrohre ist von großer Bedeutung, da durch Leckagen das zirkulierende Wärmeträgermittel austreten kann. Dadurch wird die Sonde beschädigt und das Grundwasser gefährdet, da das Wärmeträgermittel in der Regel wassergefährdende Stoffe enthält. Zur Vermeidung dieser Gefahr muss das Sondenbündel aus einem geeigneten dichten und beständigen Material (PE-RC, PE-X) bestehen. Das Sondenbündel muss vorgefertigt und in einem Stück in das Bohrloch eingebaut werden. Um Schäden an der Sonde zu vermeiden, ist sie von einer Haspel zentrisch in das Bohrloch abzurollen. Für den Nachweis der Dichtheit müssen außerdem Dichtheits- und Durchflussprüfungen durchgeführt und dokumentiert werden. Bei laufendem Betrieb der Anlage ist die Dichtheit der Sonde über Druckwächter zu kontrollieren.

Als Wärmeträgermittel wird in der Regel ein wassergefährdendes Wasser - Frostschutzmittel - Gemisch eingesetzt, um das Einfrieren des Wärmeträgermittels zu verhindern. Allerdings sollte das Wärmeträgermedium nicht über einen längeren Zeitraum zu stark heruntergekühlt werden, da es dadurch zu Frosterscheinungen mit negativen Folgen für das Material und den Untergrund kommen kann. Nach Merkblatt 37 / 2 sind derzeit alle Anlagen mit einem Frostwächter zu versehen, um ein Einfrieren und damit eventuelle Beschädigungen am Verpresskörper zu verhindern.

Eine umweltfreundliche Alternative ist der Einsatz von reinem Wasser oder CO2 als Wärmeträgermittel. Neben der wasserwirtschaftlichen Unbedenklichkeit bietet reines Wasser als Wärmeträgermittel den Vorteil, dass es die höchste Wärmekapazität aller Flüssigkeiten besitzt und dadurch die Effizienz der Anlage erhöht.

6. Verpressung (Ringraumverfüllung)

Von entscheidender Bedeutung für eine umweltfreundliche und wirtschaftliche Erdwärmesondenanlage ist eine hochwertige Verpressung. Die Verpressung ist wichtig für einen guten Wärmeübergang vom Erdreich an die Sonde. Außerdem muss die Verpressung den Untergrund vor dem Eindringen von Schadstoffen schützen.
Als Verpressmaterial sind geeignete Fertigmischungen zu verwenden. Für eine gute Verpresssuspension ist unbedingt auf die richtige Zubereitung, die passende Mischtechnik und auf geeignete Verpresspumpen zu achten. Zur Kontrolle und Dokumentation ist die Dichte und Menge der Suspension zu prüfen.
Es gibt auch speziell für Erdwärmesonden entwickelte, thermisch verbesserte Fertigmischungen, die eine bessere Wärmeleitfähigkeit als übliche Verpressmaterialien bieten.

7. Dokumentation

Von der Bohrfirma muss nach Abschluss der Arbeiten eine Dokumentation erstellt werden. Nur dadurch erhält der Bauherr einen Nachweis über die Ausführung der Arbeiten. Die Dokumentation muss mindestens folgende Angaben enthalten:

  • Angaben zur Bohrung (v.a. Lageplan mit Angabe der Bohransatzpunkte, Bohrprofil, Schichtenverzeichnis, Ausbauplan)
  • Angaben zur Verpressung (v.a. verwendetes Material mit Datenblatt und Lieferschein, Dichte und Menge der Suspension, Verpressprotokoll)
  • Nachweis der Druck- und Durchflussprüfungen

8. Bauabnahme

Zur Bestätigung der bescheidsgemäßen Ausführung der Arbeiten oder ggf. Abweichungen vom Wasserrechtsbescheid ist eine Bescheinigung eines Privaten Sachverständigen der Wasserwirtschaft beim Landratsamt vorzulegen. Die Bauabnahme hat baubegleitend von einem PSW zu erfolgen, da einige Anlagenteile später nicht mehr einsehbar sind..

9. Betrieb der Anlage

Mit Erdwärmesonden bewirtschaftet man den Untergrund als Wärmespeicher: Man entzieht ihm in den Wintermonaten beim Heizen Wärme. Dadurch kühlt sich der Untergrund in der Umgebung der Sonden im Laufe der Heizperiode ab. Außerhalb der Heizperiode regeneriert sich das Temperaturniveau des Untergrundes wieder. Die Regeneration kann bei günstigen Verhältnissen auch verstärkt werden, indem in den Sommermonaten überschüssige Wärme, etwa von Solarkollektoren, über die Sonden in den Untergrund abgegeben wird.
Um eine zu starke Abkühlung in den Wintermonaten zu verhindern muss der Energiebedarf des Gebäudes auf die Länge bzw. Anzahl der Sonden abgestimmt sein. Wird dem Untergrund zuviel Wärme entzogen, führen die sinkenden Temperaturen im Untergrund zu einem steigenden Stromverbrauch und möglicherweise zu Schäden an den Sonden.

Ihre E-Mail-Anfragen zu Grundwasseranfragen bei Erdwärmesonden richten Sie Bitte an das Postfach:

Grundwasseranfragen@wwa-wm.bayern.de
Betreff: Grundwasseranfragen Erdwärmesonde Gemeinde X
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