Aus der Sonde kommt die Kraft

Neubau eines Institutsgebäudes für die Ruhr-Universität Bochum

Für die Ruhr-Universität Bochum baute der Bau- und Liegenschaftsbetrieb (BLB) NRW Dortmund als Bauherr im Rahmen einer umfassenden Sanierung die zwei neuen Gebäude ID und IDN auf dem Gelände der Ruhr-Universität Bochum. Die Institutsgebäude wurden Büro-, Seminar- und Laborräume bereitstellen. Für das ID-Gebäude mit einer Nutzfläche von ca. 25.000 m² wurde eine Wärme- und Kälteversorgung mittels Betonkerntemperierung, Erdwärmeversorgung und Wärmepumpentechnologie umgesetzt, durch die Einsparungen im Energieverbrauch erzielt werden. Die pbr Planungsbüro Rohling AG erstellte die Planung der zwei Universitätsgebäude. Die Grundsteinlegung für den Neubau des Gebäudes ID erfolgte am 20. März 2009. Das Gebäude ID wurde von den Fakultäten für Elektro- und Informationstechnik zum Wintersemester 2010/2011 in Betrieb genommen.

Mit dem Erstellen eines Erdsondenfeldes im ersten Bauabschnitt wurde die Grundlage für den Einsatz der modernen Technologie geschaffen. 71 Erdsonden wurden zur Wärmeversorgung des ID-Gebäudes von November 2008 bis Februar 2009 bis auf eine Tiefe von 150 m niedergebracht.

Bei einer mittleren Erdreichtemperatur von ca. 10 °C ab 15 m Tiefe erschließen die Erdsonden die oberflächennahen Erdschichten zur Wärmegewinnung und Zwischenspeicherung von Wärmemengen. Die Wärmepumpenanlage entzieht dem Erdreich Wärme und stellt sie am Kondensator der Wärmepumpe als Heizleistung auf einem Temperaturniveau von 33 bis 55 °C für die Gebäudebeheizung bereit. In den Sommermonaten oder in Lastfällen, in denen ein Kältebedarf resultierend aus inneren Lasten im Gebäude besteht, wird das System zur Kühlung des Gebäudes genutzt. Die im Gebäude über die Kühlung abgezogene Wärmeenergie kann über die Wärmepumpenanlage in das Erdreich abgeführt und dort zur Nutzung im Winter zwischengespeichert werden.

Das Einbringen der Sonden wurde im Spülbohrverfahren durchgeführt. Hierbei dient Wasser sowohl der Bohrkopfkühlung als auch dem Transport des Bohrgutes an die Erdoberfläche. Eingebaut wurden Doppel-U-Sonden aus Polyethylen (PE), die vorkonfektioniert für eine Bohrtiefe von 150 m angeliefert wurden. Nach dem Einbringen der Erdsonden in das offene Bohrloch wurde der Ringraum zwischen Erdsonde und Gebirge mit einer Bentonitsuspension im Injektionsverfahren von unten nach oben verpresst. Die Wärmeleitfähigkeit des Bentonit liegt nach aktuellem Stand der Technik bei 2 W/mK und entspricht damit der mittleren Wärmeleitfähigkeit der umgebenden Erde.

Im Rahmen der Genehmigungsplanung wurde der Antrag für eine wasserrechtliche Erlaubnis bei dem zuständigen Bergamt in Arnsberg gestellt. Auflagen, die aus dem Verfahren resultierten, wie z. B. die notwendige Zertifizierung des Bohrunternehmens nach Arbeitsblatt 120 der Deutschen Vereinigung des Gas- und Wasserfaches (DVWG), wurden berücksichtigt. Bei den Bohrungen war auch als wesentlich sicherzustellen, dass kein dauerhafter künstlicher Kontakt zwischen den Grundwasserstockwerken hergestellt wurde. Die Bohrfirma hatte Nachweise zu erbringen, dass die Trennung der Wasserstockwerke erhalten blieb. Weiterhin verlangte die untere Wasserbehörde nach Herunterbringen der Bohrungen Schichtenverzeichnisse und -aufnahmen gemäß DIN 4022 einschließlich der Angabe des angetroffenen Grundwasserspiegels, der Spülungsverluste, der Hohlräume und der Klüftigkeiten getrennt für jede Bohrung. Diese umfangreiche Dokumentation setzte eine hohe fachliche Qualifikation des Bohrpersonals voraus.