Die Bemessung von Flächenkollektoren wird in der VDI-Richtlinie 4640 detailliert beschrieben. Die wichtigsten Einflussfaktoren für die Auslegung eines Flächenkollektors sind der Heizwärmebedarf, die Wärmepumpenleistungszahl (definiert die Kälteentzugsleistung), der Volumenstrom der Wärmepumpe (siehe Wärmepumpendatenblatt) und die spezifische Entzugsleistung des Erdreichs.
Zur Auslegung der Wärmepumpe sollte zunächst der Wärmepumpenhersteller zu Rate gezogen werden, um die Leistungszahl der ermittelten Heizleistung und Betriebsart zuzuordnen. Danach errechnet sich die Kälteentzugsleistung aus folgendem Zusammenhang:
Kälteentzugsleistung = Heizleistung x (Leistungszahl-1) / Leistungszahl
Die spezifische Entzugsleistung des Erdreichs hängt von der Geologie und der Jahresbetriebsdauer ab. Bei 1800 h beträgt die spezifische Entzugsleistung von nicht bindigem Boden z. B. 10 W/m² und wassergesättigtem Boden 40 W/m². Daraus folgt:
Kollektorfläche = Kälteentzugsleistung in W / Entzugsleistung in W/m²
Die Rohrdimensionierung des Flächenkollektors hängt von der möglichen Entzugsleistung des Erdreichs ab. Je größer die Entzugsleistung sein soll, desto größer sollte bei gegebener Temperaturspreizung der erforderliche Volumenstrom sein, und ergo der notwendige Rohrquerschnitt. Die VDI 4640 empfiehlt einen Abstand zwischen den Flächenkollektorrohren von 50-80 cm. Die benötigte gesamte Rohrlänge errechnet sich dann aus folgendem Zusammenhang:
Rohrlänge = Kollektorfläche in m² / Abstand in m
Wichtig ist, dass die Entzugsleistung nicht überschritten wird, da sonst die Vereisung der Rohrleitungen zu groß wird (Eine Vereisung ist sonst unproblematisch bzw. erwünscht) und die vereisten Rohrleitungszonen zusammen wachsen könnten. Bei Tauwetter im Frühjahr ist dann die Versickerung von Regen- und Schmelzwasser, die auch wesentlich zur Erwärmung des Bodens beiträgt, erheblich behindert. Weil durch den Flächenkollektor das Temperaturniveau im Erdreich verändert wird, sollten die Rohre mit ausreichender Entfernung von Bäumen, Sträucher und empfindlichen Pflanzen verlegt sein. Der empfohlene Abstand zu anderen Versorgungsleitungen und Gebäuden beträgt 70 cm. Wird dieser Abstand unterschritten, so müssen die Rohrleitungen isoliert werden.
