• Mit Erdwärmesonden kann man im Sommer gratis kühlen
• Die Kühlfunktion ermöglicht eine Regeneration des Bodens
• Eine Deckenheizung eignet sich am besten für Direktkühlung
• Eine verbesserte Hinterfüllung ist für die Direktkühlung sehr nützlich
• Rückkühlung mit Erdwärmesonden benötigt temperaturfeste Rohre
• Kühlbetrieb

Mit Erdwärmesonden kann man im Sommer gratis kühlen

Ein grosser Vorteil von Erdwärmesonden (EWS) ist, dass sie in Kombination mit einer Flächenheizung (oder ev. einer Luftheizung/-kühlung) auch zur Gratiskühlung eines Gebäudes eingesetzt werden können. Dieser Kühlbetrieb erhöht den Komfort im Sommer und ermöglicht eine teilweise Regeneration des Erdreichs. Wenn immer möglich ist es gerade bei Neubauten zu empfehlen, diese Option zu nutzen. Die Kühlung der Räume wird in Zukunft eine immer häufiger verlangte Funktion sein, einerseits weil die Komfortansprüche steigen, andererseits weil zu erwarten ist, dass sich das Klima weiter erwärmen wird.

Die Kühlfunktion ermöglicht eine Regeneration des Bodens

Oft, gerade bei grösseren Objekten, werden Erdwärmesonden zur Kühlung eines Gebäudes benutzt. Im Sommer wird somit überschüssige Wärme aus dem Gebäude wieder an den Boden abgeführt. Damit kann gleichzeitig der Boden aktiv regeneriert werden, das heisst, er wärmt sich wieder auf. Bei solchen Anlagen kann das Erdreich auch als saisonaler Speicher betrachtet werden. In einem solchen Fall können etwas höhere Werte beim Wärmeentzug (Heizfall) bezüglich Sondenbelastung (W/m) und Energie pro Laufmeter Sonde und Jahr (kWh/m) geplant werden. Mit einer Direktkühlung aus den Erdwärmesonden kann eine Vorlauftemperatur von ca. 18 °C erreicht werden. Unter Umständen kann eine Erdwärmesonde auch zur Rückkühlung einer Kältemaschine genutzt werden.

Neue Erkenntnisse zeigen, dass es bei Erdwärmesondenfeldern und dicht bebauten Gebieten langfristig unumgänglich ist, den Boden im Sommer aktiv zu regenerieren, da nicht soviel Wärme von unten und aus der Umgebung nachfliesst wie von der Sonde gewonnen wird. Ansonsten kühlt das Erdreich mit der Zeit aus, wodurch die Effizienz der Anlage drastisch sinkt.

Eine Deckenheizung eignet sich am besten für Direktkühlung

Es ist ein strategischer Entscheid, sich für einen Kühlbetrieb im Sommer zu entscheiden. Wenn man sich dafür entscheidet, ist der zusätzliche Aufwand in der Planung und der Ausführung bei einem Neubau vergleichsweise gering. Mit einer Deckenheizung, sei es in der Art einer thermoaktiven Decke mit eingelegten Heiz- und Kühlrohren (TABS), sei es mit unterhalb der Decke montierten Heiz- und Kühlelementen oder mit einer abgehängten Kühldecke, kann am wirkungsvollsten gekühlt werden. Mit Kühlung über Decken kann mit den direkt aus der EWS erreichbaren 18 °C in den meisten Fällen eine ausreichende Kühlleistung erzielt werden, und dies bei sehr hohem Komfort. Voraussetzung bei TABS ist, dass die Decke frei bleibt und allfällige Akustikelemente nicht den Wärmeübergang beeinträchtigen.

Der Mehraufwand ist gering. An Investitionen sind nur ein zusätzlicher Wärmetauscher im Sondenkreis und eine Steuerung notwendig. Zusätzlich benötigt der Kühlbetrieb Strom für den Betrieb der Umwälzpumpe im Erdwärmesonden-Kreislauf im Sommer. Falls diese Pumpe korrekt ausgelegt wird, ist der Strombedarf aber gering, und die Mehrkosten werden durch eine höhere Arbeitszahl im Winter kompensiert.

Bei Neubauten ist eine Deckenheizung zu empfehlen. Mit einer Bodenheizung (oder ev. einer Wandheizung) kann zwar auch gekühlt werden, aber die abführbare Leistung ist deutlich geringer. Bei Parkettböden sind zudem Schäden am Holzboden möglich, da bei Kühlbetrieb der Boden abgekühlt wird und damit die relative Feuchte steigt. Im Winter bei Heizbetrieb wird dann der Feuchte-Unterschied zu gross und Risse im Parkett können die Folge sein. Bei zu starker Kühlung können im Sommer auch Verwerfungen auftreten, wenn der Parkett zu feucht wird. Aus diesem Grund muss die Kühlleistung bei einer Bodenheizung mit Parkett auf einem sehr tiefen Niveau begrenzt werden.

Bei der Sanierung eines bestehenden Hauses mit Heizkörpern ist es schwieriger, da die Heizkörper wegen der Kondensation nicht zur Kühlung genutzt werden können. Es muss auf eine Flächenheizung umgerüstet werden. Falls das Haus über eine gute Wärmedämmung und moderne Fenster verfügt, ist auch hier eine Deckenheizung zu empfehlen, z.B. mit Kapillarrohrmatten im Deckenputz. Eventuell kommen auch spezielle Kühlsegel oder Kühlbalken in Frage.

In Gebäuden, die mit einer Lüftung ausgestattet sind, kann auch mit dieser einfach gekühlt werden. Wegen der relativ hohen Vorlauftemperaturen aus den Erdwärmesonden sind grosse Luftkühler in der Zuluft erforderlich, dafür entfällt die Installation einer separaten Kältemaschine.

Eine andere Möglichkeit zur Direktkühlung mit Erdwärmesonden sind Umluftkühler. Diese müssen ebenfalls mit unüblich grossen Kühlregistern ausgestattet werden, um mit den verfügbaren Vorlauftemperaturen aus den Erdwärmesonden kühlen zu können. EDV-Racks oder Technikräume können so sehr effizient und ohne Kältemaschine gekühlt werden.

Eine verbesserte Hinterfüllung ist für die Direktkühlung sehr nützlich

In jedem Fall sollte bei der Berechnung und Planung einer Erdwärmesonde bereits darauf geachtet werden, dass diese vielleicht einmal auch zum Kühlen genutzt werden könnte. Um dies zu ermöglichen, hilft eine thermisch verbesserte Hinterfüllung massgeblich, um möglichst tiefe Vorlauftemperaturen zum Kühlen zu erhalten.

Rückkühlung mit Erdwärmesonden benötigt temperaturfeste Rohre

Im Prinzip können Erdwärmesonden auch für die Rückkühlung von Kältemaschinen genutzt werden. Da für den Heizbetrieb bereits eine Wärmepumpe (WP) vorhanden ist, könnte diese WP auch als Kältemaschine im Sommer genutzt werden.

Falls die EWS zur Rückkühlung genutzt wird, treten relativ hohe Temperaturen im EWS-Kreis auf (weil die Rückkühltemperatur von üblichen Kältemaschinen bei 30 °C oder mehr liegt). Eine gleichzeitige Direktkühlung ist deshalb ausgeschlossen. Zudem müssen Erdwärmesondenrohre aus einem temperaturbeständigen Material verwendet werden. Vernetztes Polyethylen (PE-X) hat diese Eigenschaft. Das üblicherweise verwendetet Polyethylen (PE 100) hingegen büsst deutlich an Druckfestigkeit und auch Lebensdauer ein, sobald es über 30 °C erwärmt wird.

Kühlbetrieb

Siehe Thema Anlage betreiben