Was ist ein Energiepfahl?

Mit unserem Artikel „Solarthermie: Saisonale Wärmespeicher braucht das Land!“ haben wir begonnen, in loser Folge verschiedene Technologien zur Speicherung solarer Wärme vorzustellen. Heute soll es um sogenannte Energiepfähle gehen.

Energiepfahl – Lastenträger und Wärmeübertrager in der Tiefe

Je nach Baugrund muss ein Bauwerk in der Tiefe verankert werden. Schwierige Baugrundbedingungen oder sehr hohe Lasten sind Gründe, eine sogenannte Tiefgründung als „Anker“ zu wählen. Eine Möglichkeit ist die sogenannte Pfahlgründung. Sie hilft, die Lasten von Tragwerken gegebenenfalls in tiefere, tragfähigere Bodenschichten abzutragen – relevante Tiefe: bis zu 25 Meter unter Gelände.

Dazu werden Pfähle soweit in den Boden gebohrt (Bohrpfähle) oder gerammt (Rammpfähle), dass eine das Bauvorhaben tragende Boden- oder Gesteinsschicht erreicht wird.

Ist eine Pfahlgründung erforderlich, macht es durchaus Sinn zu prüfen, ob man mit der Wahl einer speziellen Pfählung das Erdreich auch gleichzeitig geothermisch nutzen könnte. In der Schweiz hat man den Bau solcher Energiepfahlsysteme bereits in den 1970er-Jahren wissenschaftlich begleitet – und ihren Erfolg dokumentiert. Fakt ist: Wer eine Energiepfahl-Anlage betreibt (mit einer erdgekoppelten Wärmepumpe), kann zu niedrigen Betriebskosten heizen beziehungsweise kühlen.

Vom Gründungspfahl zum Energiepfahl

Ein Energiepfahl muss zwei Funktionen gerecht werden:

  • Zum einen ist das die Lastabtragung in den Baugrund (Hauptfunktion: Gründungspfahl).
  • Zum anderen ist das das Übetragen der im Erdreich (Baugrund) gespeicherten Wärmeenergie (Nebenfunktion: Energiepfahl).

Im Prinzip funktioniert ein Energiepfahl ähnlich wie eine Erdwärmesonde: Eine Wärmepumpe, die sich umschalten lässt, entzieht dem Energiepfahl die Wärme des Wassers, das in ihm zirkuliert, zum Heizen des Gebäudes. Oder sie gibt die Wärme, die sie dem Gebäude entzieht, an den Energiepfahl ab, so dass das Gebäude gekühlt wird. Wichtig für das Bauvorhaben ist, dass ein Pfahl, der als Energiepfahl genutzt wird, indem man ihn mit Hilfe sogenannter Wärmeübertragerrohre geothermisch aktiviert, dadurch nicht in seiner Tragfähigkeit eingeschränkt wird.

Mindernd auf die Funktionalität wirken sich beispielsweise Frost aus oder eine Verringerung des Querschnitts, wenn man Wärmetauschrohre integriert.

Fachleute unterscheiden Gründungspfähle generell in:

  • Ortbetonpfähle (heute meist Transportbeton): Beton wird vor Ort eingebracht
  • Betonfertigteilpfähle: Fertigbeton-Rammpfähle aus Stahlbeton oder Spannbeton, quadratischer Querschnitt
  • Duktilpfähle: Fertigteil-Rammpfahl aus duktilem Gusseisen

Wie viele Gründungspfähle für ein Bauvorhaben eingebracht werden und in welcher Anordnung, hängt vor allem von der Statik des Bauwerks ab. Die Vorteile einer Energiepfählung sind unter anderem, dass sie selbst in Trinkwasser-Schutzzonen zum Einsatz kommen darf und dass ihre Genehmigung in der Regel recht unkompliziert ist.

Vor allem werden die thermoaktiven Energiepfählungen in mittleren und kleineren Bauvorhaben, zum Beispiel Einfamilienhäusern oder Mehrfamilienhäusern, genutzt. Ein Grund dafür: Noch gibt es die Bauteile nicht in einer Art Baukastensystem – das macht die Planung und den Kostenvoranschlag kompliziert. Auch die .Prüfungsverfahren (Baugrund) sind teilweise noch recht aufwendig.

Die Kosten für eine Energiepfählung werden von Experten mit 15 Euro pro Meter plus 10 Euro pro Meter für die horizontale Anbindung angegeben.

Dennoch steigen die Zahlen der in Deutschland ausgeführten Energiepfählungen dynamisch. Zum einen, weil sich sowohl die Ausführenden (Architekten, Bauunternehmen) als auch die Verbraucher, zum Beispiel Häuslebauer, gut über technische Möglichkeiten informieren – und ebenso über die Förderungen der umweltfreundlichen Technik durch Bund und/oder Länder. Und auch mit jeder praktischen Umsetzung sammeln alle Beteiligten Erfahrungen, die in künftige Bauvorhaben einfließen: Prüfverfahren und Arbeitsschritte werden so vereinfacht.

Andere thermoaktive erdberührte Bauteile

Neben den Gründungspfählen haben sich mittlerweile andere Bauteile etabliert, die mittels angepasster Wärmeübertragerrohre zu thermoaktiven erdberührten Bauteilen gworden sind, beispielsweise Schlitzwände, Bohrpfahlwände, Schachtbauwerke aus Beton und Betonkanäle (siehe PDF-Dokument hier).

Foto: suze / photocase.com

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Ein Kommentar zu “Was ist ein Energiepfahl?”

  1. Joachim

    Energiepfähle werden auch immer häufiger im modernen Hochbau eingesetzt. Werden aus statischen Belangen bei schlecht tragendem Untergrund Bohrpfähle zur Bauwerksgründung eingesetzt, lassen sich diese Pfähle mit Kollektorleitungen zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie integrieren. Diese so genannten „Energiepfähle“. Ich durfte einmal bei der Konzeptionierung und Umsetzung für ein Wohnblock dabei sein, wirklich sehr interessante Sache. Danke für den Artikel.

    Gruß,
    Joachim

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