Erdwärmepumpe

In Ländern wie Schweden ist die Erdwärmepumpe längst etabliert, doch auch in Deutschland forcieren Erdwärmepumpen mehr und mehr zur Alternative gegenüber herkömmlichen Heizsystemen. Dabei zählen keineswegs nur die ökologischen Vorteile, auch aus finanzieller Sicht lohnt sich der Einbau einer Erdwärmepumpe - und wirkt sich zudem positiv auf den Wert der Immobilie aus.

• Was kostet eine Erdwärmepumpe? Zu den Kosten zählen die Erschließung der Wärmequelle und das Wärmpumpe kaufen. Beispielsweise für ein Einfamilienhaus kostet eine Wärmepumpe ca. 10.000 Euro, die Bohrung für 100 m 6.000 Euro. Insgesamt-Kosten betragen damit 16.000 Euro in der Anschaffung.
• Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe? Erdwärmpumpen nutzen die Wärme aus dem Erdreich zum Heizen. Dazu nutzen sie ein Kältemittel, das bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft. Die gespeicherte Wärme kann an die Raumluft abgegeben und das Kältemittel kühlt ab. Ein Kreislauf entsteht.
• Erdwärmepumpe wie tief bohren? Üblicherweise liegt die Bohrtiefe bei ca. 70 m, maximal bis 100 m. Statt mehr in die Tiefe zugehen, werden Bohrungen auch in zwei oder mehr Tiefenbohrungen aufgeteilt.
• Erdwärmepumpe vs. Luftwärmepumpe: Die eine nutzt das Erdreich als Wärmequelle, die andere die Luft. Luftwärmepumpen sind haben einen etwas günstigeren Preis, haben einen höheren Stromverbrauch als Erdwärmepumpen. Die Lebensdauer ist in der Regel bei Erdwärmepumpen länger (bis zu 20 Jahre) und die Förderung höher. Das relativiert die Kosten beim Kauf und der Installation.

Die Funktionsweise einer Erdwärmepumpe ist leicht erklärt:

• Das Erdreich speichert die Energie, die von der Sonne auf die Erde trifft.
• Dabei kann es sich um direkte Sonneneinstrahlung oder durch die aus Luft oder Regen aufgenommene Wärme handeln.
• Unterhalb der Frostgrenze liegen die Temperaturen das ganze Jahr über relativ konstant zwischen 7 und 12 Grad.
• In unseren Breitengraden liegt die Frostgrenze je nach örtlicher Lage, Bodenart und Wassergehalt etwa bei einer Bodentiefe von 0,80 bis 1,50 Metern.
• Diese Erdwärme ist ausreichend, um sie durch Verdampfung und Kondensation zum Heizen nutzbar zu machen.

Eine Erdwärmepumpe funktioniert genau umgekehrt wie ein Kühlschrank. Beim Kühlschrank wird innen gekühlt und außen geheizt, bei der Erdwärmepumpe wird der Kondensator also nicht zum Kühlen, sondern zum Heizen genutzt: 

• Die Erdwärmepumpe wird über zugeführte elektrische Energie betrieben und bringt das, im Erdreich bereits „vorgewärmte“ Arbeitsmedium auf ein höheres, für Heizzwecke nutzbares Temperaturniveau.
• Das Arbeitsmedium ist in der Regel ein umweltfreundliches Mittel wie Propan oder Ammoniak.
• Um das gasförmige Medium auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen, wird es mithilfe eines Kompressors so verdichtet, sodass es sich erwärmt und diese Wärme an den Heizkreislauf abgeben kann.
• Anschließend verflüssigt sich das Arbeitsmedium durch Kondensation wieder.
• Im Verdampfer sorgt die Energie der Wärmequelle dann wiederum dafür, dass das Mittel in seinen ursprünglichen gasförmigen Zustand übergeht und der Prozess von vorne beginnen kann.

[Zurück zur Übersicht]

Für den Einsatz einer Erdwärmepumpe kommen zwei unterschiedliche Varianten infrage. Die benötigte Wärme kann dem Erdreich entnommen werden durch:

• Erdwärmekollektoren
• oder aber durch Erdwärmesonden.

Jedes System hat seine Vor- und Nachteile, die es entsprechend der Gegebenheiten und Ansprüche genau abzuwägen gilt. Erdwärmesonden sind in der Anschaffung zwar wesentlich teurer als Erdwärmekollektoren, durch die 40 bis 99 Meter tiefen Bohrungen erzielen sie aber ganzjährig konstante Leistungen. Zudem wird die Grundstücknutzung nicht beeinträchtigt. Bei Erdkollektoren werden etwa 20 cm unter der Frostgrenze Heizschlangen im Erdreich verlegt, wobei die Größe der verlegten Kollektoren maßgeblich von der Speichereigenschaft des Erdbodens und dem Wärmebedarf des Hauses abhängen.

Diese Variante nutzt horizontale Kollektoren, die in Gräben von etwa 1,2 m bis 1,5 m Tiefe verlegt werden. In dieser Tiefe beträgt die Temperatur je nach Region und Jahreszeit ungefähr 6 °C.

Flächenkollektoren gibt es in verschiedenen Ausführungen, die abhängig von der verfügbaren Fläche gewählt werden. Sie ähneln in ihrer Anordnung einer Fußbodenheizung und werden entweder in parallelen Schlangenlinien oder als Ringgrabenkollektoren, die um das Grundstück herumführen, verlegt. Ringgrabenkollektoren sind besonders platzsparend und bieten eine flexible Anpassung an das Grundstück.

Erdsonden werden durch vertikale Bohrungen tief in die Erde eingebracht, üblicherweise zwischen 60 m und 100 m für private Wohngebäude. Ab einer Tiefe von 10 m ist die Bodentemperatur konstant über 10 °C und wird nicht mehr von den Jahreszeiten beeinflusst. Mit zunehmender Tiefe kann die Temperatur bis auf durchschnittlich 15 °C ansteigen.

Wenn die Wärmeausbeute aus einer einzelnen Bohrung nicht ausreicht, um den Heizbedarf zu decken, können zusätzliche Bohrungen erforderlich sein.

[Zurück zur Übersicht]

Für eine effektive Erdwärmepumpenheizung sind folgende vier Bedingungen zu erfüllen:

1. Energieeffizienz des Gebäudes:

• Eine Erdwärmepumpe kann auch in älteren Gebäuden installiert werden, vorausgesetzt, es gibt genügend Platz im Garten.
• Die Energieeffizienz und gute Dämmung des Gebäudes sind entscheidend für die maximale Effizienz der Wärmepumpe, die durchschnittlich COP-Werte zwischen 4,4 und 4,8 erreicht.

2. Vorlauftemperaturen:

• Die Vorlauftemperaturen der Wärmepumpe sollten 50 °C nicht übersteigen.
• Eine Flächen- oder Fußbodenheizung ist ideal, da sie mit niedrigeren Temperaturen arbeitet. Auch großflächige Heizkörper sind kompatibel.

3. Geologische Eignung des Bodens:

• Die Wärmeausbeute hängt von der Bodenbeschaffenheit ab. Feuchte, lehmige und sandige Böden sind vorteilhafter als trockenes, poröses Gestein.
• Ein Fachexperte kann die lokalen Gegebenheiten beurteilen und die Eignung für die Erdwärmenutzung feststellen.

4. Eignung des Grundstücks:

• Für die Installation sind umfangreiche Erdarbeiten erforderlich, und das Grundstück muss für schwere Maschinen zugänglich sein.
• Bei bestehenden Gebäuden sollte der Eingriff in vorhandene Gartenflächen bedacht werden.
• Während Flächenkollektoren mehr Platz benötigen, erfordern Erdsonden kaum Fläche. Allerdings ist für Tiefenbohrungen eine Genehmigung notwendig.

[Zurück zur Übersicht]