Letzte Aktualisierung: 27.06.2012

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Enhanced Geothermal Response Test optimiert Erdwärmekonzept auf Bielefelder Campus

Bis 2025 werden auf dem Campus der Bielefelder Universität etwa 1 Milliarde Euro investiert, um das rund 40 Jahre alte Universitätshauptgebäude in mehreren Bauabschnitten zu modernisieren und um neue Gebäude entstehen zu lassen. Derzeit wird an drei neuen Komplexen gebaut und in allen dreien spielt auch Erdwärme eine Rolle. Um eine gegenseitige Beeinflussung zu vermeiden und das optimale Erdwärmekonzept zu finden, wurden Enhanced Geothermal Response Tests eingesetzt.

Enhanced Geothermal Response Test optimiert Erdwaermekonzept auf Bielefelder Campus_hier_Einbau der Bohrpfaehle an der FH Bielefeld_Foto_CDM Smith Bochum

Enhanced Geothermal Response Test optimiert Erdwärmekonzept auf Bielefelder Campus - hier: Einbau der Bohrpfähle an der FH Bielefeld (Foto: CDM Smith Bochum)

Für den "Ersatzneubau Universitätsstraße" (ENUS), den Ersatzneubau der Fachhochschule Bielefeld und der Forschungsbau Interaktive Intelligente Systeme (FBIIS) wird für die Wärme- und Klimakälteversorgung auf unterschiedliche Weise Erdwärme genutzt werden. Die neue Fachhochschule zum Beispiel steht auf rund 800 rund 8-20 Meter tiefen Bohrpfählen aus Beton. Beton aber ist ein ausgezeichneter Wärmeleiter. Als "Energiepfähle" mit Wärmetauschrohren ausgestattet, können solche Konstruktionen zur Heizung Erdwärme aus dem Boden aufnehmen und zur Kühlung Wärme aus dem Gebäude in den Boden abgeben. Die sonst üblichen Erdwärmesonden-Bohrungen werden somit überflüssig.

Um die Grundlast der FH decken zu können, wird eine Heizleistung von 260 kW benötigt, die die Erdwärme, gekoppelt mit einer Wärmepumpe, bereitstellen sollte. Der entsprechende Klimakältebedarf war mit 365 kW ermittelt worden. Dieser sollte als "freie Kühlung" direkt, also ohne Wärmepumpeneinsatz, dem Untergrund entnommen werden. Die Frage war nun, wie viele der Pfähle in das Erdwärmesystem einbezogen werden mussten, um eine dauerhafte und reibungslose Versorgung des Gebäudes zu gewährleisten. Bedingt durch ihren Abstand war zu erwarten, dass sich die Pfähle in ihrer Leistungsfähigkeit gegenseitig beeinflussen. Mit Hilfe eines Enhanced Geothermal Response Tests wurden die Wärmeleitfähigkeiten in einem Pilotpfahl auf dem Gelände ermittelt. Diese Werte bildeten dann die Ausgangsdaten für die weiteren Berechnungen. Es zeigte sich, dass von den insgesamt 800 lediglich 406 tatsächlich mit Wärmetauschrohren ausgestattet werden mussten.

Beim Forschungsbau war vorgesehen, die Geothermie im Winter als "freie Heizung", also ohne Wärmepumpeneinsatz zur Vorwärmung der Zuluft zu nutzen. Im Sommer erfolgt die Nutzung durch "freie Kühlung" des mit Betonkerntemperierung ausgestatteten Teils der 5300 m2 Nutzfläche des Gebäudes. Gefordert waren für die Heizungsunterstützung 28 kW und für die Kühlung 63 kW. Da im Fall FBIIS Erdwärmesonden errichtet werden sollten, wurde zunächst eine Pilotbohrung abgeteuft und in dieser wieder ein Enhanced Geothermal Response Test durchgeführt. Dieser ergab, dass 24 Erdwärmesonden mit einer Tiefe von jeweils 85 m nötig werden.

Auch beim ENUS spielte der Enhanced Geothermal Response Test eine zentrale Rolle. Für einen Teil der 28.000 m2 Nutzfläche des Ersatzneubaus war eine Heizgrundlast von 390 kW durch Erdwärme plus Wärmepumpe abzudecken, über die freie Kühlung 300 kW. Auch dieses Gebäude verfügt in Teilen über eine effiziente Betonkerntemperierung. Wie beim FBIIS und der FH wurde auch beim ENUS eine Pilotbohrung abgeteuft, getestet und ausgewertet. Im Ergebnis wurde festgestellt, dass auch die Energiepfahlanlage der FH benachbarte Bereiche nur sehr geringfügig beeinflusst. Mensa, Seminar- und Vorlesungsräume des Ersatzneubaus werden zukünftig aus 81 je 85 Meter tiefen Erdwärmesonden zuverlässig mit Wärme und Klimakälte versorgt.

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