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Druckprüfungen von Erdwärmesonden (Teil 1)

Gemessen an der möglichen Anzahl der Prüfdurchgänge stellt die Druckprüfung ein wesentliches Element der Qualitätssicherung beim Bau von Erdwärmesondenanlagen dar. In Teil 1 sollen insbesondere das Regelwerk und die sich daraus ergebenden Prüfbedingungen und Prüfzeitpunkte, in Teil 2 die derzeit gängige Praxis bei der Durchführung sowie die im Entwurf erschienene SIA 384/6 in Bezug auf Druckprüfungen kritisch betrachtet werden.

Derzeit wird der überwiegende Anteil an Erdwärmesonden aus dem PE-Rohrmaterial PE 100 SDR 11 gefertigt. Für die Überprüfung von PE-Rohrleitungen hinsichtlich ihrer Dichtigkeit gab es bereits seit 1975 mit der DIN 4279-7 eine erste Prüfvorschrift. 1994 wurde diese durch die DIN V 4279-7 ersetzt [1]. Da der Werkstoff PE ein sehr spezielles Materialverhalten - insbesondere bei  Druckbelastungen und wechselnden Temperatureinflüssen - aufweist, musste die Prüfvorschrift immer wieder den neuen Erkenntnissen angepasst werden, auch aufgrund vielfältiger Kritik aus der Praxis bezüglich der Durchführbarkeit unter Baustellenbedingungen [2].PE-Rohrleitungen reagieren bei Beaufschlagung mit Druck visko-elastisch, d. h. das Rohrvolumen nimmt druckabhängig zu und führt so zu einem Druckabfall im System. Zusätzlich kann dieses Materialverhalten durch Temperatureinflüsse mehr oder weniger stark beeinflusst werden. Eine weitere Problematik stellt die unabdingbare Prüfbedingung dar, dass die zu prüfende Rohrleitung luftfrei sein muss. Luft im Prüfabschnitt führt zu falschen Ergebnissen, die eine scheinbare Undichtigkeit anzeigen oder in einzelnen Fällen sogar eine kleine Undichtigkeit überdecken können. So entwickelte sich über die Jahrzehnte ein vergleichsweise kompliziertes Prüfverfahren, das dem speziellen Materialverhalten Rechnung tragen und dabei möglichst verlässliche Aussagen liefern soll.

Geothermie im Spezialtiefbau: Praxis mit BIM
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (7/2017)
Ab 2020 werden öffentliche Großprojekte in Deutschland nur noch mit Building Information Modeling (BIM) neu geplant, gebaut und betrieben. So sieht es der Stufenplan Digitales Planen des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur vor.

Depothermie - Geothermale Nutzung von Deponien und Altablagerungen zur Wärmegewinnung und -speicherung
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (6/2017)
Dem Ausbau der Geothermie, insbesondere der oberflächennahen Geothermie zur Heizung und Kühlung von Wohn- und Industriegebäuden, wird zukünftig eine steigende Bedeutung zukommen, da durch die Energiewende und den beschlossenen Klimaschutzplan 2050 die Umstellung von einer kohlenstoffbasierten auf eine regenerative Energieerzeugung forciert werden wird.

Europäische Normung für den Brunnenbau nimmt Fahrt auf
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (6/2017)
Die umfangreichen Vorbereitungen für eine gute Ausgangsposition der deutschen Expertise bei der Normung des Brunnenbaus tragen nun erste Früchte. Die strikte Trennung der Themenkomplexe 'oberflächennahe Geothermie' und 'Brunnenbau' wurde auf der konstituierenden Sitzung des CEN TC 451 'Water wells and borehole heat exchangers' durchgesetzt.

Anlagendimensionierung zur Unterschreitung des in Hessen für EWS geforderten Mindestabstandes zur Grundstücksgrenze
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2017)
Die hessischen Anforderungen des Gewässerschutzes an Erdwärmesonden (EWS) vom 21. März 2014 geben einen im Regelfall einzuhaltenden Mindestabstand zwischen EWS und Grundstücksgrenze von 5 m vor. Bei Einhaltung dieses Abstandes wird für EWS-Anlagen mit einer Heizleistung bis 30 kW davon ausgegangen, dass es in der Regel zu keiner thermischen Beeinflussung außerhalb des Grundstücks kommt und somit keine Gewinnung von Erdwärme im Sinne des Bundesberggesetzes (BBergG) erfolgt.

Leistungsvergleich von Erdwärmesonden verschiedener Bauart
© wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH (5/2017)
Ein praktischer Leistungsvergleich von Erdwärmesonden verschiedener Bauart am gleichen Standort unter gleichen Beanspruchungsbedingungen ist bisher nicht bekannt.