Erdwärme in der Naturschule
- Die Naturschule: ein 1997 umgebautes Sportlerheim
Die Naturschule Aggerbogen ist bekannt für ihre kreativen Ideen, die Natur zu erkunden.
Was jedoch kaum jemand weiß: Unter der Naturschule erkunden zwei lange Erdsonden aus Kunststoffrohren den Untergrund: Sie ragen jeweils etwa 65 Meter in die Tiefe. Durch diese Sonden wird im Winter Wasser umgewälzt, das sich im Untergrund erwärmt und mit einer Temperatur von etwa 10° Celsius wieder nach oben kommt. Das Wasser hat Erdwärme aufgenommen, die zur Beheizung des Schulgebäudes genutzt wird.
Die Erdreich-Wärmepumpe
10° Celsius sind gegenüber den kalten Wintertemperaturen bereits sehr warm. Dies reicht aber noch nicht aus, um warme Füße zu bekommen. Deshalb wird die Wärme des Erdreichs von einer Wärmepumpe aufgenommen und auf eine noch höhere Temperatur gepumpt. Wie das funktioniert, kann jedermann mit einer Ball- oder Fahrradpumpe ausprobieren: Wenn Luft oder ein anderes Gas komprimiert wird, entsteht Wärme. In der Wärmepumpe übernimmt diese Arbeit ein Kompressor.
Wenn die derart erzeugte Wärme an den Heizkreis abgegeben wurde, dann tritt ein Entspannungsventil in Aktion: wie zum Beispiel beim Sprühkopf einer Sprühdose. Durch die Entspannung wird das umgewälzte Kältemittel so kalt, dass es die Erdwärme aus den Sonden aufnehmen kann: Der Kreislauf ist geschlossen.
Übrigens: Wärmepumpen können so kalt werden, dass Wasser gefriert. In den Erdwärmesonden fließt deshalb ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, eine so genannte Sole. Ein Kühlschrank funktioniert genauso wie eine Wärmepumpe: Hier ist jedoch nicht die Wärme, sondern die Kälte die erwünschte Nutzenergie.
Blick in die Tiefe
Um Erdsonden in das Erdreich einbringen zu können, muss mit schwerem Gerät gebohrt werden. Zu Tage gefördert werden bei diesem Vorgang Bohrkerne, die Aufschluss über die Schichtung des Untergrundes liefern. Nicht selten werden auch mehrere Grundwasser führenden Schichten angebohrt. Die Unteren Wasserbehörden wachen darüber, dass diese Stellen wieder mit Ton abgedichtet werden, um den Grundwasserhaushalt nicht durcheinander zu bringen.
Unter der Naturschule wurden zwei Grundwasser führende Schichten in der Tiefe gefunden: Die erste bei 30 Metern, die zweite bei etwa 60 Metern.
Heizen ohne Schornstein
Die Anlage in der Naturschule ist beispielhaft für die Beheizung eines Einfamilienhauses, das eine Heizung mit der maximalen Heizleistung von 10 Kilowatt benötigt. Dies zeigt eine einfache Rechnung: Pro Bohrmeter kann die eiskalte Sole eine Heizleistung von 50 Watt aus dem Erdreich aufnehmen. Bei 135 Bohrmetern macht dies eine Heizleistung von 7000 Watt. Etwa ein Viertel der benötigten Wärme wird zusätzlich vom elektrischen Kompressor in Form von mechanischer Energie zugeführt; insgesamt kann die Wärmepumpenheizung also fast 10 Kilowatt Wärmeleistung abgeben.
Damit die Heizung effizient funktioniert, sollte bei niedrigen Heizungswassertemperaturen geheizt werden. Dies gelingt bei gut gedämmten Gebäuden und mit großflächigen Heizkörpern, idealerweise mit Fußbodenheizungen.
Nähere Infos zur Naturschule Aggerbogen finden Sie hier ...
