Die Erdwärmepumpe, auch Sole-Wasser-Wärmepumpe genannt, nutzt die Energie des Erdreichs
Wärmepumpe - Erdwärmepumpe
Kurz erklärt: Nutzt die Wärme aus den Tiefen der Erde. Dabei wird das Erdreich bis zu 400 Meter tief erschlossen (Erdbohrung).
Wärme aus dem Erdreich mit einer Wärmepumpe nutzen. Die Natur hält eine Vielzahl an kostenfreien Energiequellen bereit, die dank der innovativen Konzepte und der gut durchdachten technischen Funktionselemente zugunsten der Verbraucher und der Umwelt genutzt werden können.
Neben den klassischen Heizungsvarianten, zu denen die Erdgas- und Erdölsysteme gehören, spielt in zunehmendem Umfang auch die Wärmepumpe eine zentrale Rolle.
Diese Vorrichtungen haben sowohl als Heizgrundlage als auch für die Bereitung von warmem Brauchwasser sowohl in Neu- (insbesondere in Passiv- und Niedrigenergiehäusern) als auch in Altbauten (insbesondere zum Nachrüsten oder als Kombination mit anderen Heizmöglichkeiten) das Interesse vieler Nutzer geweckt.
Funktionsprinzip einer Erdwärmepumpe
Bei einer Erdwärmepumpe wird gleichermaßen von einer Sole-Erdwärme-Pumpe oder Wasser-Wasser-Erdwärmepumpe gesprochen. Grundsätzlich geht es bei diesen Anlagen darum, die in einer gewissen Tiefe im Erdboden gespeicherte Wärmemenge zu sammeln und zu transportieren. Vergleichbar ist das Arbeitsprinzip einer Erdwärmepumpe mit einem Kühlschrank.
Der Unterschied besteht darin, dass die Wärme der Erdwärmepumpe aus der Umwelt stammt und dann in einen Heizkreislauf weitergeleitet wird. Wegen des bereits erreichbaren hohen Wirkungsgrades gilt diese Form der Wärmepumpe nicht nur als ökologische, sondern gleichfalls auch als ökonomisch sinnvolle Anschaffung.
Die Erdwärmepumpe ist nicht nur eine zukunftsträchtige, sondern auch eine saubere Lösung zur Wärmegewinnung. Das System beruht auf mehreren Kreisläufen.
- Im ersten Kreislauf erfolgt die Übertragung der aufgenommenen Wärme aus dem Erdreich an den Wärmetauscher — den Verdampfer. Dieser leitet die Wärmeenergie an das Kältemittel weiter. Diese zirkulierende Flüssigkeit beginnt schnell zu sieden und verdampft schon in einem geringen Temperaturlimit.
- In der Wärmepumpe wird das erwärmte Kältemittel zusammengepresst und nimmt dadurch extrem an Wärme zu.
- Der dritte Kreislauf beinhaltet die Abgabe der Wärmeenergie des in einem weiteren Wärmetauscher befindlichen gasförmigen Kältemittels an den Warmwasserspeicher oder die Heizkörper. Das Kältemittel verliert dabei an Wärme und liegt wieder als Flüssigkeit vor.
Über ein Expansionsventil und den Verdampfer fließt das Kältemittel wieder zurück in den in sich geschlossenen Kreislauf.
Arten von Erdwärmeheizungen
Um die in der Erde vorhandene Wärmeenergie auszubeuten, werden die Erdwärmepumpen in variierenden Versionen eingesetzt. Das sind gegenwärtig:
- die Erdkollektor- oder Erdsondenanlagen direkt im Erdreich und
- die Erdwärmepumpen mit Grund- oder Oberflächenwasser
Die zuletzt genannten Anlagen werden ebenso unter Rubrik der Sole-Wasser-Erdwärmepumpen geführt und zeichnen sich durch viele Vorteile aus. Diese sind unter anderem:
- minimale Schwankungen der Jahres-Durchschnittstemperaturen
- bei differenten Außentemperaturen gleichbleibende Leistung
- Verdampfer muss nicht abgetaut werden
Erdkollektoren und Erdsonden für die Erdwärmepumpen
Neben den kaum größer als ein Kühlschrank gearteten Geräten, die entweder im Innenraum oder außen aufgestellt werden, sind verschiedene weitere Komponenten für die Wärmepumpe erforderlich, die im Erdreich versenkt werden.
Diese Einheiten werden als Erdkollektoren oder -sonden bezeichnet und stellen bei der Anschaffung einer Erdwärmepumpe einen weiteren Kostenfaktor dar. Allerdings ist eine dementsprechende Anlage ohne diese Funktionssegmente nicht betriebsbereit.
Positive Kriterien bei einer Erdwärmepumpe mit Grundwasser
Die Wasser-Wasser-Erdwärmepumpen, die ausschließlich auf Wasserbasis funktionstüchtig sind, gelten ebenfalls als recht effizient, zumal sie ...
- niedrige Schwankungen der Temperatur aufweisen
- eine gleichmäßige Heizleistung erbringen (hohe Jahresarbeitszahl) und
- auch bei schwankenden Außentemperaturen konstant heizen
Diese Form der Wärmepumpe eignet sich genauso wie die Erdwärmepumpen Sole-Wasser für das Sanieren und Nachrüsten von vorhandenen Heizungen.
Zusätzliche Arbeiten bei einer Heizungssanierung durch eine Erdwärmepumpe
Um den Verbrauch von elektrischer Energie zur Herstellung der Vorlauftemperatur an einer Erdwärmepumpe zu reduzieren, sind spezielle bauliche Maßnahmen zweckdienlich. Diese werden im Rahmen von sogenannten Heizungssanierungen vorgenommen und beinhalten neben dem Aufstellen der Erdwärmesysteme folgende Tätigkeiten:
- Gebäude nachträglich gegen Wärmeverluste isolieren
- neue, wärmeisolierende Fenster einbauen
- Wärmedämmung an Heizungs-Rohrleitungen verbessern
Durch einen Austausch alter Radiatoren lässt sich die Übertragungsfläche der Wärmepumpe durch zweireihige Radiatoren erhöhen. Dadurch sinkt die Vorlauftemperatur.
Effizienz von Wärmepumpen
Obwohl die Investitionskosten für eine Erdwärmepumpe nicht unbedingt niedrig sind, amortisieren sich diese finanziellen Aufwendungen durch die erstaunliche Effizienz dieser Heizsysteme recht zügig.
Die klimaschonenden Erdwärmepumpen verbrauchen zwar auch Energie, nutzen allerdings die kostenlose Wärme der Natur. Die Effizienz einer Erdwärmepumpe wird um so höher, desto mehr Wärmeenergie das System dem Wasser oder dem Erdreich entnehmen kann.
Ausgedrückt wird die Wirtschaftlichkeit der Erdwärmepumpe wie bei allen Wärmepumpen durch die Jahresarbeitszahl. Je nachdem, welcher Faktor vorangestellt wird, ist dieser immer ein Ausdruck für die Effizienz der Erdwärmepumpe und stellt außerdem eine Vergleichsmöglichkeit dar. Bei einer Jahresarbeitszahl von 3,0 wird das Dreifache der verbrauchten Energie (elektrischer Strom für Vorlauftemperatur) als Wärme wieder abgegeben.
Der Aspekt der Kosten bei Erdwärmepumpen
Natürlich gibt es auch eine Erdwärmepumpe nicht umsonst, und sowohl die Anschaffungs- als auch die Betriebskosten schlagen hoch zu Buche. Im Durchschnitt sind für eine Erdwärmepumpe, die für die Wärme- und Warmwasserversorgung eingekauft werden soll, in etwa 8.000 bis 12.000 Euro inkl. MwSt. einzuplanen.
Die Erschließung der Wärmequelle und das Wärmeverteilsystem sind hier noch nicht inbegriffen. Die Investitionskosten und die laufenden Betriebskosten für eine erdbetriebene Wärmepumpe werden durch die Heizleistung festgelegt.
Diese wird von den Fachleuten in der Art angegeben, dass in einem 180 Quadratmeter großen Haus von ungefähr 8 bis 9 kW ausgegangen wird. Für die Erschließung der Erdwärme und deren Förderung kommen zusätzliche Kosten hinzu.
