Sole-Wasser-Wärmepumpe

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Der Boden um unsere Häuser speichert täglich große Mengen an Wärmeenergie. Sole-Wasser-Wärmepumpen können diese Energie aus der Erde zum Heizen nutzbar machen. Wir zeigen Ihnen, wie diese Erdwärmepumpen funktionieren und welche Voraussetzungen gegeben sein müssen.

Wärmegewinnung aus dem Erdreich
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Wie funktioniert eine Sole-Wasser-Wärmepumpe?

Auch die Sole-Wasser-Wärmepumpe setzt auf dasselbe Funktionsprinzip, das alle Wärmepumpen vereint. Sie nimmt Umweltwärme auf und reichert diese über das Verdampfen und Komprimieren eines Kältemittels an.

Als Wärmequelle dient der Sole-Wasser-Wärmepumpe jedoch nicht Luft oder Wasser, sondern das Erdreich. Aus diesem Grund werden diese Heizgeräte auch „Erdwärmepumpen“ genannt. Sie nutzen die Geothermie, d.h. die in der Erde gespeicherte Wärmeenergie.

Um diese Energie zu verwenden, arbeiten Sole-Wasser-Wärmepumpen entweder mit sogenannten Erdkollektoren oder mit einer Erdsonde.

Erdkollektoren

Wird die Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdkollektoren betrieben, funktioniert das so:

  1. Auf dem Grund eines Gebäudes werden Rohrleitungen in einer Tiefe von einem bis zwei Metern vergraben. Diese Leitungen werden auch „Kollektoren“ genannt.
  2. Durch die Kollektoren wird Sole gepumpt, eine frostsichere Lösung.
  3. Die Sole nimmt die Wärmeenergie der Erde auf und fließt zum Verdampfer. Dort trifft die Sole auf ein Kältemittel, das schon bei geringfügig höheren Temperaturen verdampft.
  4. Der Kältemitteldampf wird danach komprimiert, wodurch noch mehr Wärme freigesetzt wird.
  5. Diese Wärme wird über einen Wärmeübertrager auf Heizungswasser übertragen. Dieses kann direkt in die Heizungsanlage strömen oder über einen Wärmetauscher Trinkwasser in einem Pufferspeicher erwärmen.
  6. Nachdem die Sole die Wärme abgegeben hat, strömt sie wieder in den Kreislauf zurück. Durch das Abkühlen verflüssigt sich auch das Kühlmittel. Es öffnet sich ein Ventil, wodurch noch mehr Druck abfällt und das Kältemittel wieder zum Ausgangspunkt zurückströmt, wo der Kältemittelkreislauf wieder von vorn beginnt.
Erdkollektoren benötigen viel Fläche
Erdkollektoren benötigen viel Fläche

Die Kollektoren können waagerecht oder senkrecht im Boden verlegt werden. Als Faustregel gilt, dass die Kollektorfläche das 1,5- bis 2-fache der zu beheizenden Wohnfläche betragen muss, damit die Wärmepumpe ausreichend Wärmeenergie erzeugen kann.

Damit das Erdreich über den Kollektoren ausreichend Umweltwärme aufnehmen kann, sollte die Fläche nicht asphaltiert oder betoniert sein.

Erdsonde

Erdsonden für die Sole-Wasser-Wärmepumpe
Erdsonden für die Sole-Wasser-Wärmepumpe

Wird eine Erdsonde genutzt, ist das Prinzip der Energiegewinnung dasselbe wie bei Erdkollektoren. Allerdings sind die Vorarbeiten aufwändiger. Zunächst wird eine Bohrung vorgenommen, um tiefere Erdschichten zu erreichen. Dort wird eine Sonde hinabgelassen, durch welche Sole strömt. Die Sole nimmt die im Erdreich gespeicherte Wärmeenergie auf und transportiert diese zum Verdampfer. Dort beginnt dann der bekannte Kreislauf. Um Geothermie mit Hilfe einer Erdsonde zu nutzen, kann bis zu 100 Meter tief gebohrt werden. Wie tief das Bohrloch sein muss, hängt von den jeweiligen Erdschichten und dem Wärmebedarf ab.

Erdwärme,  Erdwärmepumpe im Keller © moritz, stock.adobe.com
Der Keller ist ein idealer Ort, um eine Sole-Wasser-Wärmepumpe zu installieren, da in Kellern normalerweise ausreichend Platz für die erforderlichen Komponenten vorhanden ist © moritz, stock.adobe.com

Welche Voraussetzungen müssen für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe gegeben sein?

Wenn Sie eine Sole-Wasser-Wärmepumpe installieren wollen, hängen die Voraussetzungen vom jeweiligen Absorber ab.

  • Erdkollektoren: Nutzen Sie Erdkollektoren, um die Erdwärme zu sammeln, muss Ihr Grundstück über eine ausreichend große Fläche verfügen, damit die erforderliche Wärmeenergie für Ihre Wohnräume bereitgestellt werden kann. Ein Beispiel: Wollen Sie mit der Sole-Wasser-Wärmepumpe 100 Quadratmeter Wohnfläche beheizen, benötigen Sie für die Erdkollektoren eine Fläche von rund 150 bis 200 Quadratmeter.
  • Erdsonde: Wird die Wärmequelle über eine Erdsonde angesteuert, sind umfangreiche Vorarbeiten erforderlich. So müssen für die Bohrungen entsprechende Genehmigungen der unteren Behörden, z.B. der Bergbaubehörde, eingeholt werden. In bestimmten Gebieten sind tiefe Bohrungen nicht gestattet.
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Die Vor- und Nachteile der Sole-Wasser-Wärmepumpe im Überblick

Sole-Wasser-Wärmepumpen ermöglichen umweltfreundliches und energieeffizientes Heizen. Hier finden Sie alle Vorteile der Erdwärmepumpe:

  • Auswahl an verschiedenen Absorbern: Wenn Sie mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe heizen wollen, können Sie zwischen Erdkollektoren, Erdsonden oder Grabenkollektoren wählen und je nach Gegebenheiten die passende Variante wählen.
  • Konstante Temperaturen der Wärmequelle: Die Temperatur unterhalb der Erdoberfläche ist in der Regel sehr konstant. Das gilt unabhängig von den Witterungsverhältnissen. Dementsprechend lässt sich eine Sole-Wasser-Wärmepumpe unabhängig von der Jahreszeit sehr effizient betreiben.
  • Hohe staatliche Förderung: Für die Nutzung von Geothermie stehen verschiedene staatliche Förderprogramme über die Bundesförderung für effiziente Gebäude bereit.
  • Auch als Kühlsystem nutzbar: Im Sommer kann die Sole-Wasser-Wärmepumpe auch zum Kühlen genutzt werden.
  • Emissionsfreies Heizen: Für die Sole-Wasser-Wärmepumpe ist kein Abgassystem erforderlich.
  • Reduzierte Heizkosten: Dank hoher Jahresarbeitszahlen (JAZ >4,5) arbeiten Sole-Wasser-Wärmepumpen sehr effizient. Aus einer Kilowattstunde Strom ergeben sich mindestens 4,5 Kilowattstunden Wärme.

Demgegenüber stehen folgende Nachteile der Sole-Wasser-Wärmepumpe:

  • Höherer baulicher Aufwand: Ob für die Bohrung einer Erdsonde oder dem Ausheben von Grund für Erdkollektoren, mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe ist deutlich mehr baulicher Aufwand verbunden als bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe.
  • Höhere Kosten: Insbesondere, wenn Bohrungen für Erdsonden erforderlich sind und Genehmigungen sowie Gutachten eingeholt werden müssen, können die Kosten für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe nochmals deutlich steigen.
  • Höherer administrativer Aufwand: Wird eine Erdsonde genutzt, ist der Aufwand für die behördlichen Genehmigungen meist sehr hoch. Dieser kann jedoch entfallen, wenn Sie sich für Erdkollektoren entscheiden.

Was kostet eine Sole-Wasser-Wärmepumpe?

Für den Kauf und Einbau einer Sole-Wasser-Wärmepumpe sollten Verbraucher mit Kosten zwischen 25.000 und 35.000 Euro rechnen. Wie hoch die Kosten ausfallen, hängt bei Erdsonden u.a. vom Umfang der Bohrarbeiten und Gutachten ab. Bei Erdkollektoren spielt die Kollektorfläche ebenfalls eine wichtige Rolle für die Höhe der Gesamtkosten.

Dank hoher staatlicher Förderung lassen sich die Kosten jedoch deutlich senken.

Auch als Erweiterung einer Solar-Thermie-Anlage ist die Wärmepumpe geeignet
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Ist eine Erdwärmepumpe auch für Bestandsgebäude geeignet?

Wenn die geologischen Voraussetzungen bzw. eine ausreichend große Grundstücksfläche gegeben sind, spricht nichts gegen eine Heizungssanierung mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe. Wie bei allen Wärmepumpenheizungen gilt auch hier: Je besser das Gebäude isoliert ist, desto energieeffizienter kann die Wärmpumpe arbeiten. Darüber hinaus sind Flächenheizungen noch besser geeignet als herkömmliche Heizkörper.

Fazit: Sole-Wasser-Wärmepumpe als zuverlässiger Wärmelieferant

Da eine Sole-Wasser-Wärmepumpe Erdwärme verwendet, kann sie ganzjährig und unabhängig von den Außentemperaturen konstant Wärme erzeugen. Das macht sie zu einem zuverlässigen Heizsystem für Ein- oder Zweifamilienhäuser. Damit diese Wärmepumpen-Art genutzt werden kann, müssen jedoch die notwendigen Voraussetzungen wie eine große Grundstücksfläche für Erdkollektoren oder die Möglichkeit zur Tiefenbohrung für Erdsonden gegeben sein.

Wärmepumpe an der Wand eines Einfamilienhauses installiert. Hausbild, das erneuerbare Energiequellen zeigt © guteksk7, stock.adobe.com
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