Sole-Wasser-Wärmepumpen

Effiziente Technik nach einem einfachen Prinzip zeichnet die Funktion einer Sole-Wasser-Wärmepumpe aus. Durch Strom angetrieben sorgt sie mithilfe der im Erdboden gespeicherten Wärme für einen kostengünstigen Wärme- und Warmwasserkomfort. Etwa 25 Prozent Strom benötigt die Erdwärmepumpe, um 100 Prozent Wärme- und Warmwasser zu erzeugen. Die übrigen 75 Prozent der benötigten Energie werden einfach aus dem Erdreich abgezapft – zum Nulltarif!

Erdsonden oder Erdkollektoren

Sole-Wasser ErdkollektorSole-Wasser Erdsonde

Um die nötige Energie für ein angenehmes Raumklima und wohlig warmes Wasser zu erhalten, bedient sich die Sole-Wasser-Wärmepumpe der im Erdboden gespeicherten Sonnenenergie. Damit diese Energie nutzbar wird, stehen zwei unterschiedliche Möglichkeiten zur Verfügung. Die Erdwärme kann mittels Sonden oder Erdkollektoren aufgenommen und für das Heizsystem nutzbar gemacht werden. Erdkollektoren benötigen dabei einen wesentlich höheren Platzaufwand als Erdsonden, da sie auf einer großen Fläche horizontal unter der Erde verteilt werden. Etwa 20 cm unter der Frostgrenze werden die Kollektoren wie eine Spirale in die Erde eingebracht, je nach Tiefe und Jahreszeit herrschen dort Temperaturen zwischen -5 °C bis 25 °C. Erdsonden hingegen werden vertikal bis zu einer Tiefe von maximal 250 Metern in das Erdreich eingebracht. Im Normalfall werden die Erdsonden nicht tiefer als 100 Meter ins Erdreich gebohrt, da ab dieser Tiefe das Bergbaurecht beachtet werden muss.

Sole als Übertragungsmedium

Die in der Erde herrschenden Temperaturen sind für die Funktion der Sole-Wasser-Wärmepumpe völlig ausreichend. Um das niedrige Temperaturniveau der angezapften Wärmequelle auf eine für Heizzwecke nötige Temperatur zu bringen, ist jedoch eine externe Energiequelle nötig. In Form eines 3-Kreis-Systems dient Sole, eine Salz-Wasser-Lösung, als Übertragungsmedium. Die Sole zirkuliert, je nach gewählter Variante innerhalb der Erdwärmesonde oder der Erdkollektoren, in einem geschlossenen Kreislauf. Hierbei nimmt die Lösung die in der Erde gespeicherte Wärme auf, um sie anschließend innerhalb der Wärmepumpe an den zweiten Kreislauf, den Kältemittelkreislauf, abzugeben. Der dritte Kreislauf besteht aus der Raumheizung, in der zirkulierendes Wasser durch die Wärmepumpe mithilfe eines Wärmetauschers erwärmt wird.

Funktionsweise im Detail

Funktionsweise einer WärmepumpeIm ersten Kreislauf der Sole-Wasser-Wärmepumpe zirkuliert ein flüssiges Kältemittel, das die Wärme aus dem Erdreich aufnimmt. Über einen Wärmetauscher, den Verdampfer, wird der Aggregatzustand des Kältemittels in der Wärmepumpe von flüssig auf gasförmig verändert. Möglich macht das der sehr hohe Siedepunkt des Kältemittels und die zusätzliche Komprimierung, wodurch die Temperatur noch weiter ansteigt. Das warme, gasförmige Kältemittel wird daraufhin zum Wärmetauscher geleitet, wo es seine Wärmeenergie an das Heizsystem abgibt, das für die Erwärmung von Brauchwasser und Heizung zuständig ist. Durch die Wärmeabgabe kühlt das Kältemittel wieder ab und ändert abermals seinen Aggregatzustand, es wird wieder flüssig. Der noch vorhandene hohe Druck wird durch das Expansionsventil langsam wieder reduziert und das flüssige Kältemittel zum Verdampfer zurücktransportiert. Hier kann es nun wieder die Erdwärme aufnehmen und der Kreislauf beginnt erneut.

Sole-Wasser-Wärmepumpen als Klimaanlage

Nicht nur für die häusliche Versorgung mit Warmwasser und Heizung ist eine Sole-Wasser-Wärmepumpe einsatzfähig, auch im Sommer lässt sich die Technik zur Verbesserung des Raumklimas nutzen. Unter Umgehung des Verdichters lässt sich mit der Sole-Wärmepumpe der Wärmepumpenprozess umkehren und die niedrigen Temperaturen im Erdreich aktiv zum Kühlen des Wohnraums nutzen. Bei Erdkollektoren ist hierfür ein zusätzlicher Wärmeaustauscher nötig, der die gewonnene Wärme entzieht. Erdsonden nutzen die in den tiefen Erdschichten bereits vorhandenen kühlen Temperaturen direkt aus, eine zusätzliche Kühlung ist hier nicht notwendig. Die kühle Luft wird dann über Gebläsekonvektoren oder über die Fußbodenheizung an das Haus abgegeben.