Original paper

Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes von Grundwasser-Wärmepumpen und Erdwärmesonden

[Facilities and Limits for Use of Groundwater Heat Pumps and Heat Pipes]

Balke, Klaus-Dieter

Kurzfassung

Bei der Projektierung von Grundwasser-Wärmepumpen-Anlagen muß u. a. die Größe und Form der um den Schluckbrunnen entstehenden negativen thermischen Anomalie ermittelt werden. Die Anomalie wird von verschiedenen hydrogeologischen, thermischen, meteorologischen und betriebstechnischen Parametern beeinflußt. Nach Darstellung der thermischen Situation bei verschiedenen Betriebszuständen wird gezeigt, daß die Anomalie um so schneller regeneriert wird, d. h. daß sie um so kleiner bleibt, je geringer die Temperaturabsenkung in der Wärmepumpe, die wiedereingeleitete Kaltwassermenge, die Tiefe der Anomalie unter Gelände und der Grundwasserflurabstand sind, je besser die Wärmeleitfähigkeit im Aquifer und in den Deckschichten und je größer das nutzbare Porenvolumen sind. Bei Erdwärmesonden erfolgt die Regeneration des ausgekühlten Bereiches im Untergrund nur in sehr begrenztem Umfang von der Erdoberfläche her. Sie können daher mit wirtschaftlichem Erfolg nur dort eingesetzt werden, wo ein ausreichender Grundwasserzustrom vorhanden ist.

Abstract

In case of projecting a groundwater heat pump it is necessary to investigate the size and the form of the negative thermal anomaly around the infiltration well. The anomaly is influenced by different hydrogeological, thermal, meteorological and technical parameters. The anomaly will be small when especially the temperature lowering in the heat pump, the re-injected quantity of cold water, the distance between the anomaly and the surface and the depth of the groundwater level are small and when the heat conductivity of the aquifer and of the overlying layers and the interstice have high values. The cooled unterground in the vicinity of heat pipes is scarcely regenerated from the surface. Therefore heat pipes work only satisfactory in terrains with sufficient groundwater flow.

Keywords

Ground waterenergyheat pumpheat pipegeothermal anomalyinfluenceaquiferdepththermal conductivityporositywater cyclecritical review Rhenish-Westphalian Basin (Köln)North-Rhine Westphalia TK 25: Nr. 5007