Erdwärmepumpen: Vorgehen, Dimensionierung und Feldkontrollen

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1 Erdwärmepumpen: Vorgehen, Dimensionierung und Feldkontrollen Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz, FWS Dr. Walter Eugster, dipl. Natw. ETH Ressortleiter Gütesiegel Erdwärmesonden-Bohrfirmen Mail: Energie-Apéro Nr. Nr. 71, 71, Chur Chur

2 Inhalt: Marktübersicht Wärmepumpen in der Schweiz Überblick Qualitätssicherung Gütesiegel SIA-Norm BAFU-Praxishilfe Vorgehen Erkenntnisse Ausblick Energie-Apéro Nr. 71, Chur

3 Marktübersicht Wärmepumpen > WP-Anlagen (WPA) in der Schweiz davon ca % Sole-Wasser-WPA ca % Luft-Wasser-WPA Rest: Wasser-Wasser-WPA Kaum Direktverdampfer- oder Horizontalregister- Anlagen Sanierungsmarkt vergrössert sich stetig Zunahme von Gross-Anlagen (Sole-Wasser-WP) EFH-Neubauten: 83% mit WP! Energie-Apéro Nr. 71, Chur

4 Marktübersicht Wärmepumpen Wärmepumpenverkäufe Schweiz Verkäufe 2011: Quelle: Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz FWS Energie-Apéro Nr. 71, Chur

5 Marktübersicht Wärmepumpen 3'000'000 Verteufte Erdwärmesonden in Laufmeter pro Jahr Verteufte Bohrmeter im Jahr 2011 total 2.6 Mio. 2'500'000 2'000'000 1'500'000 1'000' ' Neubau 337' ' ' ' ' ' '680 1'067'761 1'316'296 1'382'339 1'682'900 Sanierung 75' ' ' ' ' ' ' ' ' ' '300 Total 413' ' ' ' ' '254 1'429'294 1'921'317 2'068'724 2'330'808 2'620'200 Quelle: Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz FWS / bis 2009 AWP Energie-Apéro Nr. Nr. 71, 71, Chur Chur

6 Marktübersicht Wärmepumpen Aktuelle Situation: Marktkonsolidierung auf hohem Niveau Bohrmarkt leicht rückläufig Es hat zu viele Bohrgeräte in der Schweiz Es herrscht ein nahezu ruinöser Preiskampf Qualitätssicherung hat hohen Stellenwert Energie-Apéro Nr. 71, Chur

7 Überblick Qualitätssicherung DACH-Gütesiegel für Wärmepumpen etabliert Basis für Subventionen/Beihilfen etc. FWS-Gütesiegel für Erdwärmesonden- Bohrfirmen Erfolg in der Branche Endkunden verlangen Gütesiegel Behörden verlangen Gütesiegel (VD, AG, BL..) Vergünstigungen sind an Gütesiegel gebunden Kein Gütesiegel für Installateure / Planer SIA-Norm 384/6, BAFU-Vollzugshilfe FWS Fachpartner mit Zertifikat (Installateure) Energie-Apéro Nr. 71, Chur

8 Qualitätssicherung bei Erdwärmesonden Vollzugshilfe des Bundes Gewässerschutz Gesetzesinterpretation Zwingend Technische CH-Norm Zielformulierung Sicherer Betrieb Im Streitfall Richtergrundlage Freiwillig, ausser bei Vertragseinschluss Private Trägerschaft Freiwillig Marktabhängig Keine Grenzen Energie-Apéro Nr. 71, Chur

9 Gütesiegel für EWS-Bohrfirmen seit 2001 Inhalt: Anforderungen an Bohrgeräte und verfahren: geeignet für anstehenden Untergrund Anforderungen an das Bohrpersonal: Ausbildung, korrekte Erstintervention Anforderungen an das eingesetzte Material: SKZ-geprüft Anforderungen an die Arbeitsweise Anforderung an die Hinterfüllung (Zeitpunkt, Ausführung, Material) Schlussprüfungen: Durchfluss- und Druckprüfung nach SIA 384/6 Energie-Apéro Nr. 71, Chur

10 Gütesiegel für EWS-Bohrfirmen Details: 31 Ausführungs-/Materialvorschriften im Reglement z.b. Hinterfüllung: unmittelbar nach Setzen der EWS bei gesetzter Verrohrung mit definierter Materialzusammensetzung im Kontraktorverfahren Weg wird vorgegeben Einschränkung Unternehmerfreiheit Energie-Apéro Nr. 71, Chur

11 Vollzugshilfe des Bundes: Wärmenutzung aus Boden und Untergrund Inhalt (generell): Anforderungen aus Sicht des Gewässerschutzes Schwerpunkt: Planerischer Grundwasserschutz: Ja, Nein, Vielleicht Rechtssicherheit (Anspruch auf Bewilligung) Maxime: Grundwasserschutz ist höheres Gut als die einzelne private Erdwärmesonde Formulierung von Standardauflagen als Bewilligungsgrundlage Formulierung von besonderen Auflagen in besonderen Situationen Energie-Apéro Nr. 71, Chur

12 Vollzugshilfe des Bundes: Wärmenutzung aus Boden und Untergrund Inhalt (bezüglich EWS): Empfohlene Standardauflagen für alle EWS-Anlagen: Planung/Einbau der EWS nach SIA 384/6 Anforderungen an Bohrgeräte und -verfahren Anforderungen an das Bohrpersonal Anforderungen an das eingesetzte Material Anforderungen an die Arbeitsweise Anforderung an die Hinterfüllung (Zeitpunkt, Ausführung, Material) Erfahrungen aus dem Gütesiegel Energie-Apéro Nr. 71, Chur

13 Sia-Norm 384/6 Erdwärmesonden Inhalt (generell): Technische Anforderungen zur Gewährleistung eines sicheren Betriebs über die gesamte Lebensdauer Dimensionierung Hydraulische Optimierung Schlussprüfungen Abnahme, Übergabe, Dokumentation Anlageeffizienz state of the art - Anlagenbau Sicherheit für Bauherren, Garantien Energie-Apéro Nr. 71, Chur

14 SIA-Norm 384/6 Erdwärmesonden Wichtigste Inhalte: EWS werden auf 50 Betriebsjahre und eine minimale Wärmeträgertemperatur von -1.5 C ausgelegt. Berücksichtigung von laminarer bzw. turbulenter Strömung. Auslegungsresultat: Anzahl, Tiefe und Abstand der EWS Vereinfachtes Auslegeverfahren für einfache Anlagen bis 4 EWS Es ist sicherzustellen, dass beim Einbau die zulässigen Druckbereiche nicht überschritten werden: z.b. bei PE100, PN 16: Rohrinnendruck < Rohraussendruck + 8 bar Rohraussendruck < Rohrinnendruck + 21 bar Energie-Apéro Nr. 71, Chur

15 Erkenntnisse aus der QS Baustellen in der QS sind lokalisiert: Es fehlt ein flächendeckendes Kontrollnetz Das Finishing der EWS birgt die grössten Risiken: Einbau, Hinterfüllung, Testing Sondenmaterial als Limitierung? 3D-Raumplanung: Bohrverlauf? EWS bis ca. 150 m: grundsätzlich problemlos EWS ab ca. 250 m: Schwierigkeiten/Risiken nehmen zu Schweizer Molassebecken ist gutmütig Energie-Apéro Nr. 71, Chur

16 Vorgehen Grundsätze/Empfehlungen für Laien: Wärmepumpen nur in energetisch sanierte Gebäude Installateur mit Erfahrung Wärmepumpe mit Gütesiegel Bohrfirma mit Gütesiegel Falls unsicher: Referenzen verlangen und nachfragen Energie-Apéro Nr. 71, Chur

17 Vorgehen (Empfehlung) Überblick verschaffen, Messen, Fragen etc. Wärmebedarf des Gebäudes berechnen (Warmwasser) Klima, Höhenlage! Abklären der Bewilligungsfähigkeit für Erdwärmesonden Kanton: Ja, Nein, evtl., Vorabklärungen? Planung der WP Gütesiegel Dimensionierung/Optimierung der Erdwärmesonde nach SIA 384/6 Anzahl, Tiefe, Abstand Auftrag an Bohrfirma mit Gütesiegel Risiken, Hinterfüllung, Übergabe Inbetriebnahme (Installateur) Einstellungen Wichtige Unterlagen vorhanden Lage der Bohrungen, Leitungsführung, Auslegungsgrundlagen, WP Fabrikat, Typ etc. etc. Energie-Apéro Nr. 71, Chur

18 Vorgehen (Empfehlung) Überblick verschaffen: Energie-Apéro Nr. 71, Chur

19 Vorgehen (Empfehlung) Abklären der Bewilligungsfähigkeit für Erdwärmesonden Zu beantwortende Fragen: Ist eine EWS überhaupt erlaubt? -> Bewilligung einholen (Kanton oder/und Gemeinde), Geo Info System in einigen Kantonen Werkleitungen in der Zone der Bohrung abklären (Techn. Betriebe, etc.) Energie-Apéro Nr. 71, Chur

20 Vorgehen Dimensionierung/Optimierung der Erdwärmesonde nach SIA 384/6 Einflussfaktoren: Heizenergiebedarf Kühlenergiebedarf Standort (Höhe ü M) Wärmeleitfähigkeit des Bodens Abstand zu benachbarten Sonden Die Dimensionierung der Wärmequelle muss gemäss SIA Norm 348/6 erfolgen! Die Norm gibt die Minimalanforderungen an. Für eine bessere JAZ die EWS Minimaltemperatur erhöhen. Dies gibt Sicherheit für zukünftige WP s mit besserem COP Energie-Apéro Nr. 71, Chur

21 Vorgehen Auftrag an Bohrfirma mit Gütesiegel Spezielle Vorfälle, wie Gasausbrüche oder Arteser sind für Bohrfirmen mit Gütesiegel kein Problem, denn diese Firmen sind vorbereitet. Energie-Apéro Nr. 71, Chur

22 Erkenntnisse Laufzeit von Wärmepumpenanlagen Mittlere Laufzeiten SW-Anlagen Laufzeit HGT Mittelland Laufzeit [h/a] 2'600 2'400 2'200 2'000 1'800 1'600 1'400 1'200 1'000 96/97 98/99 00/01 02/03 04/05 06/ Heizgradtage Feldanalyse an Kleinwärmepumpen Langzeitprojekt des Bundesamts für Energie BFE, 3003 Bern Für die Laufzeiten von Sole/Wasser-Wärmepumpen sind Grenzen gesetzt, da sonst die Erdwärmesonden übernutzt werden. Gemäss BFE-Projekt Feldanalyse an Kleinwärmepumpen stimmt die Dimensionierung mehrheitlich gut mit den Vorgaben überein. Trotzdem gibt es einzelne Anlagen mit bis zu Betriebsstunden. Energie-Apéro Nr. 71, Chur

23 Erkenntnisse Einflussgrössen bei SW-WP Was beeinflusst den Wärmepumpenbetrieb positiv: Temperaturdifferenz 3-4 K statt nur K (bei zu grosser Solepumpe) höhere Soletemperaturen durch Wasseradern, etc. (damit darf jedoch bei der Dimensionierung nicht gerechnet werden) minimaler Abstand zwischen 2 und mehreren Erdwärmesonden ca. 7-8m in den Rohren der Erdwärmesonden sollte eine turbulente Strömung sein, da sonst die Quellentemperatur ca. 1.5 [K] absinkt (tiefere Verdampfung) Warmwasserbereitung bei der Dimensionierung nicht vergessen Energie-Apéro Nr. 71, Chur

24 Erkenntnisse Dimensionierung Sole-Umwälzpumpen Anzahl Anlagen [Stk.] Aufnahmeleistung der Sondenpumpen (pro Meter Sonde) Wenn immer möglich A-Klasse Umwälzpumpen verwenden FAWA-Erkenntnisse P UP [W/m] Daten und Diagramm aus FAWA-Analyse des Bundesamts für Energie Bern (BFE) Aufnahmeleistung der Solepumpe 1 2 [W/m EWS ] Anteil an P el-solepumpe 10% von Kompressorleistung Energie-Apéro Nr. 71, Chur

25 Erkenntnisse Schadensbilder Bei richtiger Dimensionierung der Erdwärmesonden nach SIA 384/6 können solche Schäden verhindert werden. Energie-Apéro Nr. 71, Chur

26 Erkenntnisse Schulungskurse FWS Anmeldung auf der Homepage von FWS Energie-Apéro Nr. 71, Chur

27 Fazit, Ausblick Man weiss heute genau, wie man es machen sollte Qualitätssicherung sehr wichtig Heutige Marktsituation: tiefe Preise, Gefahr von qualitäts-relevanten «Abkürzungen» Häufigere Q-Kontrollen sind nötig Zusammenarbeit mit Kantonen von der FWS gesucht Kontrolle besser als Vertrauen Energie-Apéro Nr. 71, Chur

28 Fazit, Ausblick Stichproben-Kontrollen im Kt. ZH (Auftrag AWEL): Kontrollpunkt/Beanstandung Anzahl 2011 Anteil (%) Anzahl 2010 Anzahl Kontrollen % Kontrolle vollständig untadelig 14 54% Bewilligung oder Nebenbestimmungen fehlend 4 15% > 2 8 Anzahl/Tiefe der Bohrungen deutlich abweichend von der Verfügung - ohne Rückmeldung 1 4% - - Hinterfüllung wird nicht sofort ausgeführt (Hinterfüllung i.d.r. erst nach Abschluss der Bohrarbeiten) Anzahl % 7 5 Hinterfüllung ohne gesetzte Verrohrung 7 27% 9 8 Dichte der Hinterfüll-Suspension zu gering 2 8% 4 5 Hinterfüllung nicht vollständig 2 8% - - Entwässerungskonzept nicht eingereicht >2 Grenzabstand nicht korrekt (ohne Näherbaurecht) bzw. Baulinie nicht beachtet 1 4% - 1 Geologe nicht avisiert / Proben nicht bereitgestellt 1 4% - 1 Energie-Apéro Nr. 71, Chur

29 Danke für Ihr Interesse Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz Steinerstrasse 37, 3006 Bern Tel , Energie-Apéro Nr. 71, Chur