Erdwärme: 212 Sonden für Justizpalast Priština

BENKEN/SCHWEIZ, 24.02.2015 – Der neue Justizpalast in Priština (Kosovo) soll über 212 Gerotherm Erdwärmesonden mit Energie versorgt werden, kombiniert mit Sonnenkollektoren und Kühlaggregaten. Das Neubauprojekt soll dabei höchste Ansprüche hinsichtlich der Energieeffizienz erfüllen.

Gebäude D des Justizpalastes Priština | Foto: HakaGerodur AG
Beide Bohrgeräte der Firma Megaterm Heating Systems in
Aktion | Foto: HakaGerodur AG
Im Rahmen des EU-Programms zur „Verbesserung der Infrastruktur im Rechtswesen“ im Kosovo wurde 2009 beschlossen, einen neuen Justizpalast in Priština zu bauen. Dieser soll allen erforderlichen Institutionen unter einem Dach Platz bieten. Nach der Vergabe des Großprojektes mit geschätzten Baukosten von rund 30 Millionen Euro an das bulgarische Unternehmen Glavbolgarstroy aus Sofia erfolgte der Baubeginn im Jahr 2011. Das Projekt befindet sich ca. 4 km entfernt vom Stadtzentrum auf einer rund 2,5 Hektar großen Fläche in der Nähe des International Village.
Der Gebäudekomplex besteht aus fünf mehrstöckigen Gebäuden (A bis E) und soll höchste Ansprüche hinsichtlich der Energieeffizienz erfüllen. Daher wurde bei der Planung der Entscheid für die oberflächennahe Geothermie mittels Erdwärmesondenanlage gefällt. Im Kosovo ist die oberflächennahe Geothermie eine eher neue Technologie, die vereinzelt bei größeren Projekten eingesetzt wird, so z.B. im International Village, in dem über 100 Sonden für eine Wohnsiedlung in 2012 gebohrt wurden. Die Bohrungen wurden damals von Megaterm Heating Systems erfolgreich durchgeführt. Neben dem Justizpalast sollen zukünftig weitere Objekte in der Region erstellt werden.
 
Planung der Energieversorgung
 
Auf Basis der folgenden Vorgaben wurde die Planung und Betreuung durch die Firma R. Tountov Energia Design, Zug (Schweiz) durchgeführt. Die Erdwärmesondenanlage liefert 100% der Heizenergie, 80% der Kühlenergie und 50% des Warmwasserbedarfes. Zur Planung wurde eine Probebohrung erstellt und das geologische Profil aufgenommen. Es war nur mit einer tiefen Grundwasserschicht zu rechnen. Die Wärmeleitfähigkeit der Geologie betrug 1.901 W/(m x K) für die Auslegungsplanung.
Insgesamt wurden sechs Bereiche für die Erdwärmesondenbohrungen vorgesehen. Der geplante Abstand zwischen den Bohrungen betrug 8 m. Jede Erdwärmesonde wird mittels Hosenstücke und Anbindeleitungen an einen Verteilerschacht angeschlossen. Die Energiezentrale befindet sich im Keller des Gebäudes A. Zwei Großwärmepumpen mit einer Heizleistung von 1.056 kW und einer Kühlleistung von 781 kW (Energieklasse A) sorgen für die optimale Klimatisierung des Gebäudekomplexes. Die Kühlung der Gebäude erfolgt mittels „Free cooling“ über die Erdwärmesonden, ein zusätzliches Kühlaggregat sorgt für die restliche Kühlenergie im Sommer. Die zwei Wärmepumpen können gleichzeitig Wärme- und Kühlenergie erzeugen. Der Coefficient of Performance (COP) liegt gemäß Planung bei max. 6.8 und min. 3.9.
Zwei separate Systeme stellen die Warmwassererzeugung sicher. Das Erdwärmesystem liefert die Energie für zwei Warmwasserbehälter mit jeweils 2.500 l Volumen in einem ersten Schritt. Im zweiten Schritt liefern die installierten Sonnenkollektoren zusätzlich Energie zur Warmwasserbereitung.
Aufgrund der Energiebedarfs-Analyse der fünf Gebäudekomplexe wurde der Gesamtenergiebedarf ermittelt und die Energieerzeuger entsprechend ausgelegt.
Mit Gerotherm-Erdwärmesonden beladener LKW ab Produktionswerk | Foto: HakaGerodur AG
Erdwärmesondenproduktion unter besonderen Bedingungen
 
Weil das Projekt mit EU-Mitteln finanziert wird, war eine der Vorgaben an Lieferanten, dass die eingesetzten Produkte auch EU-Ursprung besitzen. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, wurden Anlagenkomponenten sowie Fachpersonal des schweizerischen Produktionswerkes in das Produktionswerk von Gerodur nach Neustadt, Sachsen, entsendet. Durch das Fachpersonal und die technische Einweisung der Mitarbeiter von Gerodur wurde die einwandfreie Produktionsqualität der Geortherm Erdwärmesonden sichergestellt. Das Produktionswerk in Neustadt ist vom Süddeutschen Kunststoffzentrum (SKZ) entsprechend zertifiziert.
Innerhalb kürzester Zeit wurde der erste Lkw inklusive Injektionsrohre etc. ab Produktion in Neustadt auf den Weg nach Priština geschickt. Die Rohre für die Verbindungsleitungen aus PE100 wurden ebenfalls im Produktionswerk in Neustadt hergestellt. Insgesamt verließen neun Lkw Deutschland in Richtung Kosovo zur Auslieferung der Erdwärmesonden und weiteren Komponenten.
 
Bohrungen der insgesamt 212 Erdwärmesonden
 
Mit den Bohrarbeiten der 212 Gerotherm-Erdwärmesonden à 125 m wurde die Firma Megaterm Heating Systems, die bereits das International Village in Priština gebohrt hat, beauftragt. Die Erdwärmesonden konnten erst nach Fertigstellung des Rohbaus gebohrt werden. Der vorhandene freie Platz war somit sehr begrenzt und musste komplett ausgenutzt werden.
Ende 2013 begannen die Bohrarbeiten mit insgesamt zwei Casagrande Hütte Raupen-Bohrgeräten. Mittels Imlochhammer-Bohrverfahren wurde je ein 125 m Bohrloch inklusive Erdwärmesonde an einem Tag installiert. Die gesamten Bohrungen wurden innerhalb von 3–4 Monaten fertig gestellt.
Die Dichtheitsprüfung der Erdwärmesonden erfolgte nach der Hinterfüllung mit einer Zement-Bentonit-Suspension über das Injektionsrohr von unten nach oben. Das Hinterfüllen des Bohrlochs hat grundsätzlich drei Aufgaben: die vollständige und dauerhafte Abdichtung, die Standfestigkeit des Bohrloches sowie eine optimale thermische Übertragung zwischen Gestein und Wärmeaustauscherrohren der Erdwärmesonde. Während der Hinterfüllung wurden die Erdwärmesondenrohre bereits vollständig mit Wasser gefüllt und druckdicht verschlossen.
Durchführung eines Sondenfeldes mit Gerotherm-Anbindeleitungen zum Verteilerpaar | Foto: R. Tountov Energia Design
Installation der Anbindeleitungen
 
Jede Doppel-U-Sonde wurde von Megaterm Heating Systems über Hosenstücke mit der horizontalen Rohrleitung de 40 mm verbunden. Die Anbindeleitungen aus PE100 wurden vorschriftsgemäß in einem Sandbett verlegt und zu den entsprechenden Verteilereinheiten geführt. Für die verschiedenen Felder wurde jeweils ein Verteilerschacht mit Verteilerpaar installiert und über Elektroschweißmuffen mit den Rohrleitungen verbunden. Aufgrund der leichten Hanglage des Gebäudes beträgt die Domhöhe einzelner Verteilerschächte rund 4 m, was hinsichtlich der Statik der Verteilerschächte besonders berücksichtigt werden musste. Die meisten Verteilerschächte besitzen eine Domhöhe von 0,5 m–1,0 m. Die Verteilereinheiten sind im Vorlauf mit Kugelhähnen zum Absperren jeder einzelnen Sonde sowie mit Abgleichventilen zur Volumenstromeinstellung ausgerüstet. Die Hauptabgänge de 110 mm der Sammler/Verteiler wurden mit PE100-Rohren in der Energiezentrale über einen Hauptverteiler zusammengeführt.
 
Das Herz der Anlage: die Energiezentrale
 
Die Energiezentrale im Keller des Gebäudes A ist das Herzstück der Anlagen. Hier laufen alle Leitungen zu den Wärmepumpen zusammen, um anschließend wieder über den gesamten Gebäudekomplex verteilt zu werden. Die gesamte Energiezentrale ist übersichtlich gestaltet mit kurzen Leitungswegen und ausreichend Freiflächen.
Zwei separate Warmwassersysteme in der Energiezentrale versorgen die Gebäude mit Warmwasser. Die Gebäude D und E werden mit 60 °C Warmwasser versorgt, da in diesen Gebäuden Küchen vorhanden sind, die anderen Gebäude mit einer Warmwassertemperatur von 45 °C. bi