Projekt 20215/01

Erdwärmesonde mit Kohlendioxid als Transportfluid

Projektträger

FKW Forschungszentrum für Kältetechnik und Wärmepumpen GmbH
Weidendamm 14
30167 Hannover
Telefon: 0511/167475-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Wärmerohr-Erdsonde konstruktiv so weiter zu entwickeln, dass sie von der Kostenseite her für den Betrieb mit den üblichen Kunststoff-Erdwärmesonden mit herkömmlichen Wärmeträgern konkurrieren kann. Als Transportfluid wird hierbei das überaus umweltfreundliche Kohlendioxid eingesetzt.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Schwerpunkte der in diesem Vorhaben durchzuführenden Arbeiten sind:
- Konstruktion der Wärmerohr-Erdsonde unter Werkstoff-, Dimensionierungs- und Funktionsgesichtspunkten für einen energetisch optimalen Wärmetransport aus dem Erdreich zum Wärmeübertrager.
- Konstruktion des Wärmeübertragers unter den Gesichtspunkten der energetisch günstigsten Prozessführung bei optimalen Temperaturdifferenzen und einer optimalen Rückführung des Kondensats in das/die Wärmerohr/e.
- Modellversuche an einem erweiterten Laborprüfstand und Modellversuche an einer vorhandenen Feldversuchsanlage mit geringerer Leistung zur maßstäblichen Überprüfung der Dimensionierung des Wärmerohres.
- Untersuchungen an einer Erdwärmesonde realer Leistung zur Anbindung der Wärmerohr-Erdsonde an die Wärmepumpe.
- Gestaltung des Bohrverfahrens und der Einbringung der Sonde.


Ergebnisse und Diskussion

Im Rahmen des mit Förderung durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) durchgeführten Forschungs- und Entwicklungsvorhabens konnte das Ziel des Projektes erreicht werden, eine Alternative zu den herkömmlichen pumpenbetriebenen PE-Sonden mit Fluiden der Wassergefährdungsklasse 1 marktfähig zu entwickeln, die die Vorzüge des nicht wassergefährdenden Fluids CO2 und des geringeren E-nergieaufwandes zum Betrieb infolge Wegfall der Pumpe und besserer Wärmeübertragung in der Erdwärmesonde und im Verdampfer der Wärmepumpe aufweist.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Ein Teil der Ergebnisse der durchgeführten Messungen wurden auf der 30. Jahrestagung der Deutschen Kälte- und Klimatechnischen Verein (DKV) in Bonn vom 19. bis 21. November 2003 als Referat vorgestellt.
Einbau des CO2- Erdwärmerohresin einem Normschacht


Fazit

Da das neuentwickelte CO2-Erdwärmerohr auch im Rahmen der Investitionskosten einer Wärmepumpe durchaus mit den Solesonden in Anbetracht der geringeren Betriebskosten konkurrieren kann, kann ein erfolgreicher Markteinstieg bei der stark zunehmenden Zahl von nunmehr 10.000 Wärmepumpenhei-zungen in Deutschland erwartet werden, von denen 45% Erdwärmesonden verwenden. Ein etwa dreimal so hoher Bedarf ist bei künftigen Wärmepumpen für die Altbausanierungen abzusehen, so daß ein wirt-schaftlicher Erfolg des neuentwickelten CO2-Erdwärmerohres zu erwarten ist. Die Projektbearbeiter danken der DBU, insbesondere dem Fachreferenten Herrn Dr. Digel, für das Interesse am Projekt.