Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe erzeugt nachhaltig und ohne Emissionen Wärme zum Heizen und zur Warmwassergewinnung. Wir zeigen Ihnen, wie eine solche Wärmepumpe funktioniert, welche Voraussetzungen gegeben sein müssen und was eine Grundwasserwärmepumpe kosten kann.

Wie funktioniert eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe?

Wie alle Wärmepumpen bezieht auch die Wasser-Wasser-Wärmepumpe ihre Wärmeenergie aus der Umwelt. Hier wird die Wärme des Grundwassers genutzt, um daraus Heizungswärme zu gewinnen. Aus diesem Grund wird die Wasser-Wasser-Wärmepumpe auch „Grundwasserwärmepumpe“ genannt.

Für die Wärmegewinnung wird ein Brunnen (Saugbrunnen) gebohrt, der bis zu einem Grundwasserreservoir reicht. Von dort wird das Wasser nach oben zum Verdampfer gepumpt. Sobald das Grundwasser das Kältemittel erreicht, verdampft dieses. Der Dampf wird verdichtet und die dabei entstehende Wärme über einen Wärmetauscher an das Heizwasser übertragen. Dabei sinkt die Temperatur des Kältemittels wieder ab, es kondensiert und wird durch Öffnen eines Entspannungsventils bei weiterem Druckabfall wieder zum Ausgangspunkt geführt. 

Das nach der Wärmeübertragung abgekühlte Grundwasser wird über einen zweiten Brunnen (Sickerbrunnen) wieder nach unten geleitet. Wichtig ist dabei, dass Saug- und Sickerbrunnen ausreichend weit auseinander stehen. So kann das erkaltete Grundwasser nicht das nach oben gepumpte Grundwasser abkühlen.

Die Vor- und Nachteile einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Wasser-Wasser-Wärmepumpen gelten aufgrund ihrer hohen Jahresarbeitszahl (JAZ 5) als sehr energieeffizient. Pro einer Kilowattstunde Strom erzeugen sie fünf Kilowattstunden Wärme und mehr.

Hier finden Sie alle Vorteile im Überblick:

• Als alleinige Heizung geeignet: Dank der konstanten Temperatur des Grundwassers lassen sich Wasser-Wasser-Wärmepumpen ganzjährig und unabhängig von der Außentemperatur als alleinige Heizsysteme für Wohnhäuser nutzen.
• Verursachen geringe Betriebskosten: Durch eine hohe JAZ erzeugen Wasser-Wasser-Wärmepumpen im Vergleich zu anderen Wärmepumpen-Arten mehr Wärme mit dem verwendeten Strom. Die konstante Grundwasser-Temperatur sorgt für entsprechend konstante Stromkosten.
• Erzeugen keine Emissionen: Für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe wird kein Abgassystem benötigt. Wird Ökostrom oder Strom aus einer eigenen PV-Anlage genutzt, sind diese Wärmepumpen im Betrieb klimaneutral.
• Benötigen nur geringen Wartungsaufwand: Wie alle Wärmepumpenheizungen müssen auch die Grundwasser-Wärmepumpen nur in geringem Maße gewartet werden. Die Wartungen dienen vor allem der Qualitätssicherung und der Effizienzkontrolle.
• Können je nach Ausführung auch zum Kühlen genutzt werden: Ist ein reversibler Betrieb möglich, lassen sich diese Wärmepumpen auch als Kühlsystem im Sommer verwenden.
• Ermöglichen hohe staatliche Förderung: Wasser-Wasser-Wärmepumpen werden staatlich stark bezuschusst.
• Benötigen nur wenig Platz: Die Wärmepumpe nimmt nur wenig Platz weg. Es ist weder ein Brennstofflager noch ein Heizraum notwendig.
• Erzeugen nur geringe Betriebsgeräusche: Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind im Betrieb sehr leise.

Den genannten Vorteilen stehen folgende Nachteile der Wasser-Wasser-Wärmepumpe gegenüber:

• Es sind hohe Erschließungskosten möglich: Die Suche nach einem geeigneten Ort für den Grundwasserbrunnen sowie die Bohrung und das Einholen der notwendigen Genehmigungen kann die Kosten deutlich nach oben treiben.
• Die Umsetzung ist vor allem von der Grundwasserqualität abhängig: Damit eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe installiert werden kann, müssen die Menge und Temperatur des Grundwassers stimmen. Darüber hinaus dürfen Grundwasserwärmepumpen nicht in allen Gebieten gebaut werden.
• Der Planungsaufwand ist hoch: Da viele Genehmigungen und Kontrollen erforderlich sind, ist auch der mit der Planung verbundene Aufwand hoch.
• Nicht für kleine Grundstücke geeignet: Da Saug- und Sickerbrunnen in ausreichend großem Abstand eingerichtet werden müssen, kann eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe nicht auf kleinen Grundstücken realisiert werden.
• Brunnen können versanden oder verschmutzen: Abhängig von der Beschaffenheit des Bodens können die gebohrten Brunnen verstopfen und es muss neu gebohrt werden.

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

Nicht jedes Grundstück ist für den Bau einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe geeignet. Folgende Voraussetzungen müssen gegeben sein, damit diese Wärmepumpenvariante möglich ist:

• Grundwasserqualität: Bevor eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe gebaut wird, erfolgt eine Qualitätskontrolle des Grundwassers. Enthält dieses z.B. zu viel Eisen oder Kalk, kann das zu einem höheren Verschleiß der Wärmepumpe führen. Erfüllt die Qualität des Grundwassers die Anforderungen nicht, scheidet diese Wärmepumpen-Variante aus.
• Grundwassermenge: Für den Betrieb einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe muss der Grundwasserspiegel ausreichend hoch sein. Ist das Grundwasser in einer Gegend ohnehin schon knapp, ist eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe nicht empfehlenswert.
• Höhe des Grundwassers: Damit eine Wärmepumpe effizient arbeiten kann, sollte der Brunnen für das Grundwasser nicht tiefer als 20 Meter sein. Ab einer höheren Tiefe wird zum einen die Bohrung deutlich teurer. Zum anderen ist der Energieaufwand zum Hochpumpen des Wassers höher.
• Naturschutz: Liegt das Gebäude in einem Wasserschutzgebiet, können Grundwasserbohrungen von den unteren Behörden auch abgelehnt werden.
• Grundstücksfläche: Damit das Wasser des Sickerbrunnens das hochgepumpte Wasser aus dem Saugbrunnen nicht abkühlt

Was noch wichtig ist:

Die beiden für die Wasser-Wasser-Wärmepumpe benötigten Brunnen müssen in einem ausreichend großen Abstand installiert werden. So wird verhindert, dass das Wasser, dem Wärme entzogen wurde, erneut angesaugt wird und ein sogenannter „hydraulischer Kurzschluss“ entsteht. Dadurch würde beim hochgepumpten Grundwasser ein zu hoher Wärmeverlust entstehen und der Wirkungsgrad der Anlage würde sinken. Darüber hinaus kann die Lebensdauer des Saugbrunnens verringert werden.

Experten empfehlen einen Abstand von etwa 15 Metern zwischen Saug- und Sickerbrunnen. Wichtig ist bei der Planung der Brunnen auch die Fließrichtung des Grundwassers, um einen hydraulischen Kurzschluss zu verhindern.

Gleichzeitig sollte die Wasser-Wasser-Wärmepumpe nicht zu weit entfernt vom Gebäude installiert werden, um Wärmeverluste über ein Rohrleitungssystem zu verringern.

Wer muss Bohrungen für die Grundwasser-Wärmepumpe genehmigen?

Damit Bohrungen zum Grundwasser durchgeführt werden können, müssen Hausbesitzer eine behördliche Genehmigung einholen. Das ist die je nach Bundesland die Bergbaubehörde oder die Wasser- und Umweltbehörde. Manche Bundesländer fordern zusätzlich ein unabhängiges Gutachten.

Wichtig ist hierbei, die Anträge auf die notwendigen Bohrungen frühzeitig zu stellen, um Verzögerungen beim Bau der Wärmepumpe zu vermeiden.

Sind Grundwasserqualität und -menge ausreichend, benötigen Hausbesitzer für den Bau der Wasser-Wasser-Wärmepumpe eine Bohranzeige und einen Wasserrechtsantrag. Die Resultate aus den Bohrungen müssen Bauherren dem geologischen Dienst ihres Bundeslandes vorlegen.

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Mit welchen Kosten muss ich für die Wasser-Wasser-Wärmepumpe rechnen?

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist aufgrund der umfangreichen Vorarbeiten und der Installation von zwei Grundwasserbrunnen teurer als eine Luft-Wasser-Wärmepumpe. Hausbesitzer sollten mit Kosten ab 30.000 Euro rechnen. Sind mehrere Probebohrungen erforderlich, können die Investitionskosten auf bis zu 50.000 Euro und mehr steigen.

Um die Brunnen zu warten, sollten rund 300 Euro pro Jahr eingeplant werden.

Wasser-Wasser-Wärmepumpen werden staatlich gefördert. Über die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) können Hausbesitzer entweder staatlich subventionierte Kredite im Rahmen einer energetischen Sanierung oder Einzelmaßnahmen nutzen oder sich den Heizungstausch mit einer Wärmepumpe direkt fördern lassen.

Hohe Voraussetzungen, aber dafür hohe Energieeffizienz

Für den Betrieb einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe müssen viele Voraussetzungen erfüllt werden. Darüber hinaus können durch die Bohrungen hohe Investitionskosten entstehen. Dafür ist eine hohe staatliche Förderung möglich und dank hoher Energieeffizienz haben sich diese Kosten im Betrieb nach einigen Jahren amortisiert. So können Hausbesitzer nicht nur klimafreundlich heizen, sondern sie sparen langfristig damit auch noch Geld.

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