Erdwärmepumpen, auch Sole-Wasser-Wärmepumpen genannt, nutzen die Umgebungswärme der Erde. Sie sind wesentlich effizienter als Luft-Wasser-Wärmepumpen, da das Umgebungsmedium ähnlich wie beim Grundwasser konstante Temperaturen aufweist. Sie eigenen sich im reversiblen Betrieb auch zum Kühlen von Gebäuden. Und sie sind lärmarm. Für die Nutzung der Erdwärme gibt es verschiedene Lösungen.
Schematische Darstellung einer Erdwärmepumpe, die Kollektoren nutzt. Bild: BWP Die gängigste Form der Erdwärmenutzung mittels Wärmepumpen sind U-Sonden. Diese werden vertikal in bis zu 100 Metern Tiefe eingebracht. Darin fließt das Kältemittel, das die Erdwärme aufnimmt und zum Heizkreislauf befördert, wo sie via Wärmetauscher wieder abgegeben wird. Im Durschnitt – genau hängt das natürlich vom jeweiligen Untergrund ab – bringen 20 Meter Tiefe gut 1 kW Heizleistung. Da so bei 100 Metern Tiefe nur 5 kW zusammenkämen, werden meist zwei oder mehrere Bohrungen eingebracht. Die müssen dann auch nicht so tief ausgeführt werden.
Das tiefe Bohren ist natürlich genehmigungspflichtig (wenn auch bis 100 Meter Tiefe nicht nach Bergrecht) und mit bis zu 40.000 Euro kostenintensiv. Deswegen wurden Alternativen dazu entwickelt. Dazu gehört zum Beispiel der Ringgrabenkollektor. Bei ihm werden rund um das Grundstück kältemittelführende Leitungen schlangenförmig auf dem Grund eines 2 Meter breiten und 1,5 bis 2 Meter tiefen Grabens verlegt. Es gibt auch eine Variante, bei der die Schlaufen senkrecht gestellt werden. Der Graben muss dann entsprechend tiefer sein. Als Faustregel gilt hier, dass die verlegte Fläche etwa das Doppelte der Wohnfläche betragen muss. Die Kosten liegen bei 15.000 Euro.
Zudem gibt es auch „normale“ Kollektoren. Hier wird die Sonde in Form von dünnen, kältemittelführenden Leitungen in etwa 2 Metern Tiefe schlangenförmig unter der Erde vergraben. Je 40 Quadratmeter Fläche, die so genutzt wird, ergibt sich eine Heizleistung von 1 kW. Die Kosten liegen bei bis zu 25.000 Euro.
Streng genommen gehören auch Erd-Eisspeicher in diese Kategorie. In Deutschland gibt es dazu bisher ein einziges Projekt in Schleswig. Hier werden die Sonden in bis zu 5 Metern Tiefe in mehreren Lagen übereinander verlegt. Zusätzlich zur Erdwärme wird die Kristallisationsenergie des sich in der Erde befindlichen Wassers genutzt.
Den horizontal verlegten Erdsonden ist eines gemein: Die Fläche darüber darf nicht bebaut, gepflastert oder mit tiefwurzelnden Pflanzen bestückt werden. Ideal wäre ein Rasen. Denn das Regenwasser und die Sonneneinstrahlung sind nötig, um das Erdreich wieder zu regenerieren, also ihm die Wärme zuzuführen, die ihm zuvor entzogen wurde.
Der nächste Teil unserer Serie zeigt, wann Hybridsysteme, also Kombinationen von Wärmepumpen mit anderen Heizsystemen, sinnvoll sind.
Unsere Serie zur Wärmepumpe umfasst folgende Teile:
13.02.2023: Die Wärmepumpe – politisch gestützt, ökonomisch häufig sinnvoll 15.02.2023: Arten der Wärmepumpen und Marktanteile in Deutschland 17.02.2023: Aktuelle Marktlage von Wärmepumpen mit Handwerkermangel und Lieferengpässen 20.02.2023: Technische Voraussetzungen für den wirtschaftlichen Einsatz von Wärmepumpen 22.02.2023: Luft-Wasser-Wärmepumpen und ihre Anwendungsbereiche 24.02.2023: Wasser-Wasser-Wärmepumpen und ihre Anwendungen 27.02.2023: Geothermische Systeme und ihre Anwendungen 01.03.2023: Wann sind Hybridsysteme mit Wärmepumpen sinnvoll 03.03.2023: Wärmepumpen in Nahwärmenetzen 06.03.2023: Förderungen für Wärmepumpen 08.03.2023: Praxisbeispiele: Einsatz von Wärmepumpen in eher ungewöhnlichen Objekten ________________________________________
Ein Beitrag der Redaktion vom HaustechnikDialog.