Das Forschungsprojekt „Erdwärmekollektoren und Sonnenkollektoren als optimierte bivalente Quelle für hocheffiziente Wärmepumpensysteme“ läuft seit 2 Jahren. Können Sie uns kurz die Projektziele beschreiben?

Wesentliches Ziel ist die deutliche Reduzierung der installierten Fläche von Erdwärmekollektoren. Aus unserer Sicht verhindert der nach VDI 4640 vorgegebene, große Flächenbedarf oftmals die Realisierung entsprechender Wärmepumpenheizungen. Unser Ansatz besteht darin, das Erdreich möglichst effizient mit solarthermischen Kollektoren zu regenerieren, um so eine zu starke Auskühlung sowie kritische Frostzustände zu vermeiden. Durch die zusätzlich eingebrachte Solarwärme hoffen wir, die benötigte Erdwärmekollektorfläche gegenüber einer konventionellen Auslegung ohne solare Unterstützung um ca. 50 Prozent reduzieren zu können. Wenn die Solarwärme auch noch direkt z.B. zur Trinkwassererwärmung genutzt wird, kann das außerdem die Systemeffizienz erhöhen. Am Projektende sollen die Ergebnisse in einem Auslegungstool für Planer zusammengefasst werden.

Gibt es schon erste Ergebnisse?

Zunächst haben wir ein Simulationsmodell für horizontale Erdwärmekollektoren entwickelt und eine eigene Experimentalanlage gebaut um dieses zu testen und zu validieren. Die Übereinstimmung zwischen Modell und Experiment ist sehr gut. Wir haben mit dem Modell dann Jahressimulationen in einem Wärmeversorgungssystem für ein Einfamilienhaus mit unterschiedlich dimensionierten Erdwärmekollektoren und Solarkollektoren durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass bei unterdimensionierten Erdwärmekollektoren zum einen die Soletemperatur stark abfällt, so dass der Heizstab anspringen muss. Zum anderen tritt starke Frostbildung im Erdreich auf, was z.B. zu Hebungen der Erdoberfläche oder starker Schlammbildung im Frühjahr führen kann. Diese Effekte lassen sich durch korrekt dimensionierte solare Regeneration verhindern, wodurch kleinere Erdwärmekollektoren möglich werden.

Am 7. Dezember veranstaltet der BWP in Berlin einen Workshop zu dem Projekt. Worum geht es dabei?

Wir wollen unser Vorgehen und die bisherigen Ergebnisse Fachleuten aus Industrie und Forschung vorstellen. Wir erhoffen uns dabei einen Austausch zwischen Theorie und Praxis. Die Teilnehmer profitieren von unseren Erkenntnissen, sind aber auch eingeladen eigene Erfahrungen und Vorschläge einzubringen, die im restlichen Projektverlauf noch Berücksichtigung finden können.