Wieso Geothermie?

In Zeiten eines angespannten Energiemarkts rückt die Nutzung erneuerbarer Energiequellen immer stärker in den Fokus. Neben Photovoltaik und Luft-Wärmepumpe gewinnt besonders die Geothermie für private Haushalte zunehmend an Bedeutung. Sie ermöglicht die nachhaltige Nutzung der im Erdreich gespeicherten Wärmeenergie und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Energieversorgung der Zukunft.

Die Gewinnung der im Erdreich gespeicherten Wärmeenergie (Geothermie) wird über Erdwärmesonden (EWS) erreicht. Über geschlossene Rohrsysteme wird dabei ein Wärmeträgermedium durch die Sonde geleitet, das die im Erdreich gespeicherte Energie aufnimmt und an eine oberirdische Wärmepumpe abgibt.

Mit dem stetig steigenden Bedarf an klimafreundlichen Heizlösungen nimmt auch die Zahl der Bohrungen und Installationen von Erdwärmesonden in Deutschland kontinuierlich zu. Mit der wachsenden Verbreitung steigen auch die Anforderungen an Sicherheit, Qualität und Umweltverträglichkeit der Anlagen.

Um einen zuverlässigen und sicheren Betrieb zu gewährleisten, ist eine Prüfung der Erdwärmesonden vor der Inbetriebnahme nicht nur sinnvoll, sondern notwendig.

Wieso sollte eine Erdwärmesonde vor der Inbetriebnahme geprüft werden?

Erdwärmesonden sind technische Anlagen, die z.B. in bis zu mehreren hundert Metern tiefen Bohrungen eingebracht werden. EWS bestehen in der Regel aus hochdichtem Kunststoffrohr (z. B. PE-X, PE 100-RC), das in Form einer U-Sonde (Simplex) oder zweier U-Sonden (Duplex) im Erdreich eingebaut wird. Im Folgenden konzentrieren wir uns auf die Tiefenbohrungen, weil diese aufgrund geringeren Platzbedarfs (im Vergleich zu Flächensonden) deutlich häufiger zur Anwendung kommen.

Nach Fertigstellung der Tiefenbohrung und Installation der EWS-Sonde werden die Bohrlöcher mit einer Wärmeleit- und Dichtungsmasse (Verpressmaterial) verfüllt, um sowohl eine optimale Wärmeübertragung als auch den Schutz des Grundwassers sicherzustellen. Unmittelbar im Anschluss an die Verfüllung sollte eine Dichtheitsprüfung der EWS-Sonde erfolgen.

Eine Dichtheitsprüfung vor der Inbetriebnahme dient gleich mehreren wichtigen Zielen:

1. Sicherheit und Umweltschutz

Bereits kleinste Undichtigkeiten im Sondenkreislauf können dazu führen, dass Wärmeträgerflüssigkeit in den Boden austritt. Da diese Flüssigkeiten meist aus Wasser-Glykol-Gemischen bestehen, stellen sie bei unkontrolliertem Austritt ein potenzielles Risiko für das Grundwasser dar.

Eine ordnungsgemäße Dichtheitsprüfung stellt sicher, dass der geschlossene Kreislauf der Sonde zuverlässig funktioniert und keine umweltgefährdenden Stoffe austreten können.

Erdwärmesonden sind auf eine Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten ausgelegt. Eine frühzeitige Dichtheitsprüfung hilft, Installationsfehler, Materialschäden oder fehlerhafte Verschweißungen zu erkennen, bevor die Sonde in Betrieb genommen und die Anlage verfüllt wird.

Dadurch wird die langfristige Betriebssicherheit gewährleistet und teure Nacharbeiten oder Sanierungen können vermieden werden.

Je nach Bundesland und Tiefe der Bohrung unterliegt der Bau und Betrieb von Erdwärmesonden verschiedenen gesetzlichen Regelungen. Diese beinhalten in der Regel auch eine Pflicht zur Dichtheitsprüfung nach festgelegten Verfahren (z. B. gemäß VDI 4640 Blatt 2 oder DIN EN 805).

Die Prüfung dient hierbei nicht nur der Qualitätssicherung, sondern auch dem Nachweis gegenüber Behörden, dass die Anlage den technischen und umweltrechtlichen Anforderungen entspricht.

Aber welche Regelungen und Vorschriften gelten denn für die Dichtheitsprüfung von EWS und wie soll die Prüfung im Detail durchgeführt werden?

Rechtliche Vorschriften und Regelungen zu Dichtheitsprüfungen an EWS

Die Geothermie-Technik ist zwar schon lange etabliert und alles andere als neu. Dennoch existieren bisher nur wenige konkrete Regularien zur Prüfung von Erdwärmesonden. Dies ist vermutlich der bisherigen geringen Bedeutung des gesamten Geothermie-Sektors geschuldet. Anhand von Rückmeldungen unserer Kunden stellen wir aber erhöhtes Interesse an Prüftechnik für EWS fest. Im Folgenden geben wir einen Überblick zu aktuellen Regelwerken bzgl. Prüfung von EWS:

VDI 4640 (06/2019)

Die VDI 4640 Blatt 2 ist eine halbwegs aktuelle Richtlinie des Verein Deutscher Ingenieure, welche sich hauptsächlich mit der Installation, Errichtung und Inbetriebnahme von Wärmepumpenanlagen befasst. Inhaltlich gibt es in dieser Richtlinie kaum hilfreiche Informationen zur Prüfung einer EWS. Bauausführung und Erdarbeiten sollen gemäß einschlägiger Regelwerke durchgeführt werden, z.B. W 400-2 oder EN 1610. Es wird gefordert, dass das Gesamtsystem vor der Inbetriebnahme (und vor der Verfüllung) einer Druck- und Durchflussprüfung nach Abschnitt 7.3.9 unterzogen wird. Im genannten Abschnitt zur Druckprüfung selbst wird dann auf weitere Regelwerke verwiesen, so dass Druckprüfungen „immer in Anlehnung an DIN EN 805 oder vergleichbare

Normen, z.B. SN 565384/6*SIA 384-6“ durchzuführen sind.

DIN EN 17522 (03/2025)

Beim Bayrischen Landesamt für Umwelt (LfU) lässt sich das Merkblatt N3. 3.7/2 „Planung und Erstellung von Erdwärmesonden“ aus dem Jahre 2012 finden. Diese Merkblatt liefert ebenfalls hilfreiche Informationen zur Planung, Errichtung und Inbetriebnahme von EWS. Eine Dichtheitsprüfung des Gesamtsystems wird nach dem Verpressen gefordert, Details lassen sich nicht finden, sondern es wird auf „anerkannte Regeln der Technik (s. VDI 4640, Blatt 2)“ verwiesen.

Weitere Regelwerke

Es existieren noch viele weitere Regelwerke mit Informationen und Anforderungen zum Einbau und zur Inbetriebnahme einer EWS, welche hier nicht alle aufgezählt werden können. Falls in einem dieser Dokumente Inhalte zur abschließenden Druckprüfung an EWS geliefert werden, sind sie entweder ohne konkrete Details, Verweise auf die VDI 4640 Blatt 2 (z.B. in DIN 4279, abgekündigt) oder einfache Hinweise auf die Durchführung einer Druckprüfung „in Anlehnung an EN 805“ (z.B. in GeoBerichte 24 (08/2022): Leitfaden Erdwärmenutzung in Niedersachsen)

SIA 384/6 - Dichtheitsprüfung von EWS angelehnt an EN 805 Kontraktionsverfahren

Wie in obigen Abschnitten bereits ausgeführt, lassen viele der existierenden Regelwerke konkrete Details zur Durchführung der abschließenden Dichtheitsprüfung von EWS vermissen. In einem sind sich aber alle einig: Eine Druckprüfung zur Dichtheitsüberprüfung soll abschließend durchgeführt werden und diese soll in Anlehnung an das Kontraktionsverfahren aus EN 805 erfolgen. Aber wie kann dieses an die EN 805 angelehnte Verfahren denn konkret aussehen? Welche Anpassungen können/müssen gemacht werden? Kann das Kontraktionsverfahren mit all seinen Besonderheiten „einfach“ auf eine mehrere 100 Meter tiefe Leitung übertragen werden? 

Diese Fragen sind nicht einfach zu beantworten und es sollten auch nicht leichtfertig Druckprüfungen im Kontraktionsverfahren gemäß EN 805 an Erdwärmesonden durchgeführt werden. Die Gefahr einer Beschädigung der EWS durch eine unsachgemäß durchgeführte Prüfung wäre zu groß. Insbesondere bei der Wahl des Prüfdrucks gibt es einige Dinge zu beachten. Das Verhältnis zwischen Innendruck und Außendruck, welches sich je nach Tiefe der EWS ändert, spielt hierbei eine zentrale Rolle.

Deshalb möchten wir an dieser Stelle das Regelwerk SIA 384/6 „Erdwärmesonden“ hervorheben. Diese schweizer Norm befasst sich mit der Planung, Ausführung und Betrieb von Erdwärmesonden.  Insbesondere zum Thema Druckprüfung liefert die Norm umfangreiche, konkrete Details und ein spezielles Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Erdwärmesonden, welches über viele Jahre hinweg im Rahmen einer wissenschaftlichen Studie zur „Evaluation der Dichtheitsprüfung für Erdwärmesonden nach SIA 384/6“ entwickelt wurde. Die Zuverlässigkeit und Anwendbarkeit des Verfahrens ist aufgrund von Messdaten, Praxistests und der zu Grunde liegenden Studie belegt.

Das Verfahren basiert auf dem Kontraktionsverfahren gemäß EN 805 und beinhaltet konkrete Anpassungen an die speziellen Gegebenheiten einer EWS. So wird der maximale Prüfdruck abhängig von z.B. der Tiefe der EWS oder der Dichte der Hinterfüllung festgelegt. Prüfzeiten, Grenzwerte etc. sind ebenfalls für die Anwendung bei EWS angepasst. Für einen ersten Überblick zum Ablauf des Verfahrens, welches wir an dieser Stelle ausdrücklich empfehlen, finden sie hier:

Option Prüfung Erdwärmesonde EN 805

Zur Durchführung von Dichtheitsprüfungen nach vorgegebenen Prüfverfahren ist unser smart memo eine optimale Wahl. Wir bieten hier bereits normkonforme, teilweise automatische Verfahren zur Durchführung von Prüfungen an Wasserleitungen, Gasleitungen, Abwasserleitungen etc. Für den Geothermie-Sektor bieten wir ab sofort auch die Option Prüfung Erdwärmesonde EN 805 (Link auf Optionsseite). Diese Option beinhaltet ein menü-geführtes Prüfverfahren zur Druckprüfung von Erdwärmesonden. Die Einzelheiten der Prüfung wurden entsprechend der Inhalte der SIA 384/6 umgesetzt. Das Verfahren ist also ebenfalls konform mit allen weiteren geltenden Normen, welche eine Anlehnung an die EN 805 fordern.

Das smart memo leitet den Anwender durch die gesamte Prüfung. Der Anwender muss also nicht jedes Detail des Verfahrens kennen, das smart memo kennt alle Details! Mit Hilfe von optionalen Artikeln kann das Verfahren vollautomatisch durchgeführt werden, ähnlich wie das vollautomatische Kontraktionsverfahren nach W 400-2.