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Erdwärmesonden - Leistungsstarke Verbindung zur Erdwärme

Erdwärmesonden sind am meisten verbreitet. Der Flächenbedarf von Erdwärmesonden ist klein. Erdwärmesonden können als Kunststoffrohre (DN 20/2.0 bzw. 25/2.3) in Pfähle oder andere Fundamentbauwerke eingelegt werden, um Erdwärme zu nutzen. In den Kunststoffrohren bewegt sich eine Absorptionsflüssigkeit in geschlossenen Kreisläufen. Diese Flüssigkeit besteht aus Wasser oder Sole und transportiert die Energie in das Gebäude.

Die Rohrsysteme von Erdwärmesonden werden entweder auf der Baustelle oder im Herstellerwerk in die Armierungskörbe eingebunden. Die Abstände der Rohrleitungen bemessen sich nach der Berechnung der Energienutzung, die Dimension und Länge der Rohrsysteme ergibt sich aus der hydraulischen Berechnung. In der Regel sollte ein Rohrkreis vom Verteilerbalken bis zum Sammelbalken 150 bis 300 Meter für Erdwärmesonden betragen. Die Rohre werden meist mit Elektro-Schweißmuffen verbunden. Die mit den Rohren belegten Armierungsteile werden dann in die vom Statiker festgelegte Lage gebracht und mit Beton vergossen.

Die einzelnen Rohr- oder Wasserkreise werden anschließend über Verbindungsleitungen an den Verteiler angeschlossen. Die Verlegung dieser Leitungen erfolgt vorwiegend unter der Bodenplatte und an den erdberührten Außenwänden eines Gebäudes. Die Arbeiten werden in Abschnitten durchgeführt, da erst die Untergeschoss-Wände zur Montage der Verbindungsleitungen zu den Erdwärmesonden fertig sein müssen. Der Verteilerschacht sollte über dem Grundwasserspiegel liegen und, wenn möglich, nahe beim Technikraum angesiedelt sein. Der Verteiler besteht aus einem Vor- und Rücklaufsammler, an den die Rohrkreise angeschlossen werden.

In vielen Fällen ist es zweckmäßig, Unterverteiler einzurichten oder Ringleitungen nach dem Tichelmannverfahren zu planen. Dies hängt von der Form und Größe des Bauvorhabens ab. Während der gesamten Arbeiten stehen die Rohrkreise unter 6 bar Druck, damit deren Dichtheit immer kontrolliert werden kann. Vor und nach den Betonierarbeiten werden die Drücke in Erdwärmesonden nochmals geprüft und protokollarisch festgehalten.

Erdberührte Bauteile - Ortbetonpfähle

Bohrpfähle werden dann für Erdwärmesonden eingesetzt, wenn größere Durchmesser von 60 bis 150 Zentimeter oder große Tiefen erreicht werden sollen. Die Bohrung ist ohne und mit Stützflüssigkeit oder mit Bohrrohr möglich. Nach dem Einbau des Armierungskorbes wird der Beton von unten eingefüllt und das Bohrrohr wieder ausgezogen. Sollte eine Stützflüssigkeit vorhanden sein, wird diese gleichzeitig abgezogen.

Eine Sonderform des Bohrpfahls ist der Schneckenbohrpfahl für Erdwärmesonden. Nach dem Abteufen der Bohrung durch die Endlosschnecke wird der Beton durch das zentral angeordnete Schneckenrohr (Seele) eingepresst und die Schnecke gleichzeitig gezogen. Der Armierungskorb wird nachträglich eingepresst oder einfibriert.

Zur Herstellung eines Mixed-in-place-Pfahles wird mit einer Endlosschnecke auf Solltiefe abgebohrt. Während des Abbohrens und Ziehens der Schnecke wird durch Zement-Suspensionszugabe durch die Seele (zentrales Rohr) der Schnecke der anstehende Boden aufgemischt und damit ein Pfahlkörper hergestellt. Die Durchmesser liegen bei 40 bis 90 Zentimeter und die Tiefe bei bis zu 22 Meter. In Pfähle, die statisch belastet werden, werden Stahlprofile oder steife Armierungskörbe eingepresst.

Bei Erdwärmesonden als Ortbetonrammpfähle wird ein Vortreibrohr eingerammt oder einfibriert und der Armierungskorb eingebaut. Gleichzeitig mit dem Einfüllen und Einstampfen des Betons wird das Vortreibrohr wieder gezogen. Diese Pfahlart ist für kleinere Durchmesser bis zu 60 Zentimeter geeignet und kann für größere Pfahllängen eingesetzt werden.

: Erdwärmesonden als Ortbetonpfähle

Fertigteilpfähle

Stahlbeton-Rammpfähle als Erdwärmesonden werden mit quadratischen Querschnitten von 30/30 Zentimeter bis 40/40 Zentimeter hergestellt. Die Längen betragen bis zu 14 Meter. Nach dem Transport auf die Baustelle werden die Pfähle eingerammt. Diese Erdwärmesonden können nur mit maximalen Längen von 14 Metern produziert und gerammt werden. In vielen Fällen sind die Fundierungstiefen jedoch wesentlich tiefer und das vorhandene Energiepotenzial ist in den tieferen Schichten höher. Um diese Energie zu gewinnen, wurden Pfahlverbindungen entwickelt, durch die Vor- und Rücklaufleitungen hindurchgeführt werden können.

: Erdwärmesonden als Fertigteilpfähle

Hohlpfähle

Stahlbeton-Hohlpfähle für Erdwärmesonden werden in der Regel mit kreisrunden Querschnitten mit Durchmessern von 30 bis 60 Zentimeter als Hohlpfähle im Werk hergestellt. Nach dem Transport auf die Baustelle werden die Pfähle eingerammt und vor dem Ausgießen des Hohlraums mit Beton werden die Wärmetauscherrohre eingebaut.

Micropfähle

Erdwärmesonden von geringem Durchmesser sind Micropfähle aus Stahl- oder Gussrohren die eingerammt und dann ausbetoniert werden. Oder es wird durch Verpressen von Zementmörtel ein Verbund mit dem umliegenden Erdreich hergestellt. Vor dem Ausgießen der Pfähle werden die Wärmetauschersonden eingebaut.