„Alter Tobelhof“: Druckfeste Sonden für 320 m Tiefe

GOSSAU/SCHWEIZ, 19.12.2016 – Das denkmalgeschützte Restaurant „Alter Tobelhof“ an der dazugehörenden „Chäsalp“ am Rande von Zürich ist im Laufe der Jahre renovierungsbedürftig geworden. Als ideale Lösung für Heizung und Warmwasser wählte man zwei Sole/Wasser-Wärmepumpen und zehn GEROtherm-Flux-Erdwärmesonden à 320 m Tiefe.

Der Alte Tobelhof
Der Alte Tobelhof ist ein historischer, unter Denkmalschutz stehender Bauernhof am Stadtrand der Stadt Zürich. | Foto: www.tobelhof.ch
Die Wärmepumpen der Firma Alpha-Inntoec vom Typ SWP691 haben jeweils eine Heizleistung von 70 kW. Die Wärmequelle besteht aus zehn GEROtherm-Flux-Erdwärmesonden à 320 m Tiefe. Mit dem innovativen Heizsystem kann der Wärmebedarf des Restaurants für Heizung und Warmwasser von knapp 300 MWh pro Jahr sichergestellt werden.
Mit der Dimensionierung der Anlage wurde die tewag GmbH aus Starzach, Deutschland beauftragt. Die Auslegung erfolgte mittels thermischer Simulation über einen Zeitraum von 50 Jahren gemäß den Vorgaben der SIA 384/6. Nach dieser Norm sind Sondentiefe und Gesamtläge so zu wählen, dass langfristig Temperaturen von -1,5 °C in den Erdwärmesonden nicht unterschritten werden. Passive Kühlung ist bei der erwarteten Temperaturentwicklung möglich und optional vorgesehen.
GEROtherm-Flux-Sondenrohr
Das konische GEROtherm-Flux-Sondenrohr ist geeignet für schwierige geologische Verhältnisse und tiefe Bohrungen und zeichnet sich u.a. durch die Innendruckbeständigkeit bis 320 m Tiefe aus. | Abbildung: HakaGerodur
Vergleich Druckverlust GEROtherm
Durch den optimierten hydraulischen
Druckverlust bei der GEROtherm-Flux
muss weniger Energie für die Umwälz-
pumpe aufgewendet werden.
| Abbildung: HakaGerodur

GEROtherm-Flux

Aufgrund der geologischen Gegebenheiten entschied sich die Stadt Zürich für den Einsatz einer druckbeständigen GEROtherm-Flux-Doppel-U-Sonde Ø 43 mm. Die Neuentwicklung mit einer höheren Innendruckbelastung von bis zu 32 bar eignet sich optimal für diesen Fall. Mit ihr kann Energie gespart und gleichzeitig können größere Tiefen wirtschaftlich erschlossen werden. Zusätzlich wird die Sicherheit und die Langlebigkeit der Erdwärmesonden erhöht.

Installation und Hinterfüllung

Die Bohrungen bis 320 m führte die Firma Broder AG gemäß den Vorgaben der Bewilligungsbehörden problemlos durch. Die bereits vorbereitete GEROtherm-Flux-Erdwärmesonde wurde anschließend mit einem hydraulisch angetriebenen Haspel abgeteuft. Das Verhalten beim Abteufen ist vergleichbar mit einer Standard-Erdwärmesonde PN 16. Als Verfüllmaterial wurde das Material BTD-Füller von HeidelbergCement verwendet.

Einbau der GEROtherm-Flux Erdwärmesonde
Erfolgreicher Einbau der GEROtherm-
Flux-Erdwärmesonde von 320 m durch
Broder AG | Foto: HakaGerodur

Anschluss der Erdwärmesonde

Für den Übergang der Erdwärmesondenrohre auf die Hosenstücke wurden spezielle Elektroschweißmuffen DE 43 / 40 mm verwendet. Mit Verbindungsleitungen DE 50 mm aus dem Material PE 100-RC SDR 11 wurden die Erdwärmesonden in einem Schacht im Außenbereich verbunden. Mit den Verbindungsleitungen DE 110 mm vom Schacht zur Wärmepumpe wurde die Anlage komplettiert. Das durchgehende System ergibt min. Druckverluste und damit höchste Effizienz.

Thermal Response Test

Vom 20. bis zum 25. Januar 2016 wurde an einer 320 m tiefen Pilotsonde ein Thermal Response Test (TRT) durchgeführt. Bei diesem Test wird der Erdwärmesonde über einige Tage eine bekannte Wärmeleistung zugeführt. Die Temperaturentwicklung in der Sonde lässt Rückschlüsse auf die thermischen Eigenschaften des umgebenden Untergrundes zu. Die effektive Wärmeleitfähigkeit der Geologie am Standort wurde mit 2,6 W / (m•K) erkundet, sie ist die wesentliche Eingangsgröße in die Bemessung der Anlage. Des Weiteren wurde die mittlere Untergrundtemperatur um die Sonde im ungestörten Betrieb mit 12,9 °C ermittelt, wodurch der Ausgangszustand für die Auslegungsberechnung definiert ist. bi

Die Vorteile von GEROtherm-Flux im Überblick:

- optimierter hydraulischer Druckabfall
- Druckbeständigkeit bis 32 bar
- deutlich verbesserte Beuldruckbeständigkeit im unteren Bereich
- optimaler Wärmeübergang
- Werkstoff zu 100 % aus Kunststoff
- maximales Diagonalmaß zusammen mit GEROtherm-Push von 121 mm
- Einbaubedingungen analog der Standardsonden
- SKZ-überwacht
- Patent Nr. EP 2 706 308