Erdwärmepumpen: Vorgehen, Dimensionierung und Feldkontrollen Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz, FWS Dr. Walter Eugster, dipl. Natw. ETH Ressortleiter Gütesiegel Erdwärmesonden-Bohrfirmen Mail: walter.eugster@fws.ch Energie-Apéro Nr. Nr. 71, 71, Chur Chur 26.09.2012 1
Inhalt: Marktübersicht Wärmepumpen in der Schweiz Überblick Qualitätssicherung Gütesiegel SIA-Norm BAFU-Praxishilfe Vorgehen Erkenntnisse Ausblick Energie-Apéro Nr. 71, Chur 26.09.2012 2
Marktübersicht Wärmepumpen >200 000 WP-Anlagen (WPA) in der Schweiz davon ca. 40-45% Sole-Wasser-WPA ca. 55-60% 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 26.09.2012 3
Marktübersicht Wärmepumpen Wärmepumpenverkäufe Schweiz 25000 20000 Verkäufe 2011: 18 905 15000 10000 5000 0 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 7 554 8 677 9 872 11 936 15 806 16 722 20 670 20 596 20 044 Quelle: Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz FWS Energie-Apéro Nr. 71, Chur 26.09.2012 4
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 1'000'000 500'000-2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Neubau 337'594 374'107 389'068 469'239 587'423 637'220 912'680 1'067'761 1'316'296 1'382'339 1'682'900 Sanierung 75'515 117'721 148'624 148'074 208'954 353'034 516'614 853'556 752'428 948'469 937'300 Total 413'109 491'828 537'692 617'313 796'377 990'254 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 26.09.2012 5
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 26.09.2012 6
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 26.09.2012 7
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 26.09.2012 8
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 26.09.2012 9
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 26.09.2012 10
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 26.09.2012 11
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 26.09.2012 12
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 26.09.2012 13
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 26.09.2012 14
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 26.09.2012 15
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 26.09.2012 16
Vorgehen (Empfehlung) Überblick verschaffen, www.geothermie.ch, 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 26.09.2012 17
Vorgehen (Empfehlung) Überblick verschaffen: Energie-Apéro Nr. 71, Chur 26.09.2012 18
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 26.09.2012 19
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 26.09.2012 20
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 26.09.2012 21
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 06/07 4000 3500 3000 2500 2000 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 3 000 Betriebsstunden. Energie-Apéro Nr. 71, Chur 26.09.2012 22
Erkenntnisse Einflussgrössen bei SW-WP Was beeinflusst den Wärmepumpenbetrieb positiv: Temperaturdifferenz 3-4 K statt nur 2 2.5 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 26.09.2012 23
Erkenntnisse Dimensionierung Sole-Umwälzpumpen Anzahl Anlagen [Stk.] 18 16 14 12 10 8 6 4 Aufnahmeleistung der Sondenpumpen (pro Meter Sonde) Wenn immer möglich A-Klasse Umwälzpumpen verwenden FAWA-Erkenntnisse 2 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 P UP [W/m] 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 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 26.09.2012 24
Erkenntnisse Schadensbilder Bei richtiger Dimensionierung der Erdwärmesonden nach SIA 384/6 können solche Schäden verhindert werden. Energie-Apéro Nr. 71, Chur 26.09.2012 25
Erkenntnisse Schulungskurse FWS Anmeldung auf der Homepage von FWS Energie-Apéro Nr. 71, Chur 26.09.2012 26
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 26.09.2012 27
Fazit, Ausblick Stichproben-Kontrollen im Kt. ZH (Auftrag AWEL): Kontrollpunkt/Beanstandung Anzahl 2011 Anteil (%) Anzahl 2010 Anzahl Kontrollen 26 100% 32 31 Kontrolle vollständig untadelig 14 54% 12 11 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 2009 3 12% 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 - - 1 >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 26.09.2012 28
Danke für Ihr Interesse Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz Steinerstrasse 37, 3006 Bern Tel. 031 350 40 65, E-Mail: info@fws.ch Energie-Apéro Nr. 71, Chur 26.09.2012 29