Kellerwand holt die Wärme aus dem Boden
VDI nachrichten, Düsseldorf, 2. 10. 08, rok – Angesichts steigender Energiepreise wächst im Bauwesen das Interesse an alternativer Gewinnung von Wärme und Kühle, so auch an der Geothermie. Statt aber speziell mit Erdkollektoren oder Erdsonden die Erdtemperatur zu erschließen, schlagen Grundbaufachleute vor, Fundamente und Kellerwände als Wärmesammler zu nutzen.
Eine Perimeterdämmung beim Neubau packt die Kellerwände warm ein.
Foto: Panthermedia.net/Thomas Steup
Das Institut für Grundbau und Bodenmechanik der Technischen Universität Wien gehört zu den Institutionen, die sich zur Nutzung geothermischer Energie per erdberührter Bauwerksteile besonders auseinandersetzen. Ziel der Bemühungen: „Erdwärmeabsorber“ sollen die Nutzung der geothermischen Energie besonders wirtschaftlich gestalten. Haupteinsatzgebiet: der Hochbau. Beispiele: der MainTower in Frankfurt/M. und der Berliner Reichstag. Doch auch zur Beheizung von Verkehrsbauten wie Brücken und Straßen eigne sich die Temperaturgewinnung aus dem Boden, betonen Fachleute der TU Wien. Auf diesem Wege ließen sich im Sommer gar durch Sonneneinstrahlung erhitzte Asphaltdecken kühlen.
Zur thermischen Ausbeute des Bodens seien vor allem Bauwerksteile aus Beton („Massivabsorber“) geeignet, erläutert Heinz Brandl, Professor an der TU Wien. Hiefür kämen primär Pfähle und Schlitzwände infrage, aber selbst Kellerwände ließen sich als Sammler geothermischer Energie einsetzen. Die Absorberleitungen würden unmittelbar in die Grundbauelemente verlegt, so dass zusätzliche Einbauten im Erdreich nicht erforderlich würden.
Im Gegensatz zu flächig verlegten Erdwärmeabsorbern oder vertikalen Erdwärmesonden, die bis in eine Tiefe von 2000 m reichen können, bedeute die Nutzung von Pfahlgründungen, Fundamenten und Kellerwänden zum geothermischen Einsatz nur eine geringfügige Erhöhung der baulichen Kosten, betont Brandl. Schließlich seien diese Bauteile aus konstruktiven Gründen ohnehin erforderlich. Bei Erschließung der Erdwärme per Energiepfahlanlage – so geschehen beim Bau des MainTower in Frankfurt/M. – müssten lediglich die Bewehrungskörbe mit PE-HD-Rohren bestückt werden, ergänzt das nordhessische Wärmepumpen-Zentrum in Vellmar. Über eine Energiepfahlanlage könne im Mittel 150 kWh pro Meter und Jahr an Wärme entnommen werden. Im sommerlichen Kühlbetrieb, bei freier Kühlung, stünden im Mittel 65 kWh pro Meter und Jahr zur Verfügung.
Generell wird zwischen zwei Möglichkeiten der geothermischen Energiebewirtschaftung unterschieden: der einfachen geothermischen Energieentnahme und dem saisonalen Betrieb mit Wärme- und Kältespeicherung.
In den meisten Klimazonen Europas ist die Temperatur des Untergrundes ab einer Tiefe von 10 m bis 15 m relativ konstant. Bis zu einer Tiefe von etwa 50 m beträgt sie meist 10 °C bis 15 °C. Daher reicht die Umwälzung der Wärme oder Kühle aus der Tiefe zur Raumkonditionierung nicht aus. Lösung des Problems bietet die Wärmepumpe, die bei geringem Einsatz von elektrischer Energie die dem Boden entnommene Wärme auf Heizwärmeniveau hebt.
Es gibt jedoch auch geothermische Einsatzmöglichkeiten im Sinne der Verkehrssicherheit, so die Beheizung von Brückenfahrbahnen, Straßendecken, Parkflächen und Flugpisten. Bei Straßen- und Autobahnbrücken, die auf Pfählen, Schlitzwänden, Brunnen oder Caissons gegründet sind, können Teile der Fundamentierung als Energieabsorber genutzt werden.
Doch es geht nicht nur darum, Eis und Schnee auf der Fahrbahn zu vermeiden, sondern auch um das Kühlen asphaltierter Straßenbeläge im Sommer, um Spurrillen zu vermeiden. Bei Brücken würde durch den Ausgleich von saisonal und tageszeitlich bedingten Temperaturdifferenzen auch das Tragwerk geschont, insbesondere das Brückenlager.
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