Wärmepumpen mit Sole-Tiefenbohrung

In der Wärmepumpe befindet sich ein geschlossener Kältekreislauf, bestehend aus einem Verdichter, einem Verdampfer und einem Kondensator. An die Wärmepumpe wird das Solesystem angeschlossen und somit die kostenlose Energie aus dem Erdreich der Wärmepumpe zugeführt. Unter Solesystem versteht man den Wasser/Frostschutz – Kreislauf vom Verdampfer der Wärmepumpe zu den Rohren im Erdreich. Über den Kondensator und den Heizungswasserkreislauf wird die Wärme an das Gebäude abgegeben.

Um die gespeicherte Sonnenenergie als auch die Energie des Regenwassers nutzen zu können, werden je nach Wärmebedarf Bohrungen mit einer Tiefe zwischen 60-110 tm (Tiefenmeter) hergestellt. In diese Bohrungen werden dann Sonden eingesetzt, welche aus 4 Rohren (2 Rohre für Solevorlauf, 2 Rohre für Solerücklauf) bestehen. Die Rohre der Sonde werden dann in einem Sammelschacht (Ø 150) mit der Zuleitung zur Wärmepumpe verbunden und mit 2 Sammelleitungen an die Maschine angeschlossen. In der Wärmepumpe gibt das Frostschutzgemisch die aufgenommene Wärme im Verdampfer an das Kältemittel ab.

Mit Hilfe eines elektrisch angetriebenen Verdichters (Spiral – Kompressor) wird die aufgenommene Wärme durch Druckerhöhung auf ein höheres Temperaturniveau „gebracht“ und über einen Verflüssiger (Kondensator, Wärmetauscher) an das Heizungswasser abgegeben.

Vorteil

Es wird relativ wenig Platz benötigt. Die Bohrungen müssen auf Grund des Wärmeentzuges 6m Abstand voneinander und mindestens 3m von der Grundstücksgrenze haben. Aus 1 tm Bohrung können je nach Untergrund ca. 45W Heizleistung entzogen werden.

Wärmepumpen mit CO2-Tiefenbohrung

Als Wärmeträger wird in der Sonde CO2 verwendet, das auf Grund der relativ hohen Drücke, um 40 bar, eine sehr große Dichte und sehr gute Wärmeübergangszahlen hat. Die Energie wird somit durch Naturumlauf ohne Umwälzpumpe aus dem Erdreich zur Wärmepumpe transportiert. Es werden keine mechanischen bzw. beweglichen Teile benötigt. Der Wärmeträger CO2 fließt in flüssiger Form als Film entlang der Rohrwand der Sonde nach unten – in Tiefen von 50 bis 100 m, je nach Dimensionierung – und wird während dieser Fallströmung allmählich durch Wärmeaufnahme aus dem Erdreich verdampft.
Der gegenüber der Flüssigkeit leichtere Dampf strömt im Zentrum der Sonde nach oben bis zum Wärmetauscher, der als Kondensator für den CO2-Dampf und gleichzeitig als Verdampfer für das Kältemittel der Wärmepumpe dient. Der CO2-Dampf wird in diesem Kondensator verflüssigt, und der Kreislauf kann von neuem beginnen.

Das im Wärmetauscher verdampfte Kältemittel wird zur Wärmepumpe transportiert. Nach dem Kältekreislauf in der Wärmepumpe wird das wieder verflüssigte Kältemittel in einem isolierten Kupferrohr wieder zum Wärmetauscher im Verteilerschacht transportiert, wo der Kreislauf von neuem beginnt.

Vorteil

Es wird relativ wenig Platz benötigt. Es ist keine zusätzliche Umwälzpumpe erforderlich. Dadurch spart man Stromkosten und erhöht die Betriebssicherheit. Außerdem werden keine mechanischen bzw. beweglichen Teile benötigt.