Wärmepumpen – Erdwärmepumpen oder Luftwärmepumpen

Wo liegen die Unterschiede zwischen Erdwärmepumpe und Luftwärmepumpe?

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Wärmepumpen werden als Heizsysteme immer beliebter. Egal ob als Wärmepumpe mit Erdbohrung oder mit Luft als Wärmequelle. – Foto: aurielaki/bigstock

Wärmepumpen werden als Wärmequellen von vielen Haushalten immer mehr bevorzugt. Welches Heizsystem die eigenen Bedürfnisse am besten erfüllt, hängt von den unterschiedlichen Persönlichkeiten der Systeme ab. Wer umweltbewusst denkt und nicht länger auf Gas und Öl beim Heizen zurückgreifen möchte, der sollte über effiziente Wärmepumpen nachdenken. Die endgültige Entscheidung, ob eine Erd-Wärmepumpe oder eine Luft-Wärmepumpe verwendet werden soll, ist häufig eine Frage des Geldbeutels. Aber auch das persönliche Empfinden spielt bei der Planung eine große Rolle.

Welche Kriterien sind für die richtige Pumpe entscheidend?

Funktionen einer Wärmepumpe: Damit eine Wärmepumpe mit einer Luft-Wärmepumpe verglichen werden kann, müssen zuerst die Funktionen der unterschiedlichen Systeme verstanden werden. Hierbei sollte beachtet werden, dass das Grundprinzip beider Pumpen gleich ist. Beide Systeme entziehen Restwärme aus ihrer Wärmequelle, sodass sie diese zum Erwärmen von Brauchwasser oder Wasser für das Heizsystem nutzen können. Dieses System wird zum Beispiel bei Kühlschränken verwendet. Überall auf der Welt funktionieren diese Kühlgeräte nach dem gleichen Prinzip. Aber auch bei Klimaanlagen wird dieses Konzept verwendet, welches sich seit vielen Jahren bewährt hat. Man kann sich also sicher sein, dass es sich hierbei um eine ausgereifte Technik handelt. Bei einer Wärmepumpe wird ein gasförmiges Kältemittel durch einen strombetriebenen Kompressor verdichtet, welches einen geringen Siedepunkt hat. In der Regel liegt dieser Siedepunkt im Minusbereich. Durch das Komprimieren bzw. Verdichten dieses Kältemittels entsteht eine Wärme.

Wärmepumpen arbeiten besonders effektiv

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Intelligente energiesparende Wärmepumpensysteme – Foto: Igor Serdiuk/bigstock

Die durch eine Wärmepumpe entstandene Wärme wird an den Kreislauf des Hauses mit Hilfe eines Verflüssigers abgegeben. Das Gas steht unter Druck und wird erst bei der Abgabe der Wärme flüssiger. Das liegt vor allem daran, dass die Temperatur unter den Siedepunkt des Gases sinkt. Bei einer Wärmepumpe wird die Effizienz als COP Coefficient of Performance bezeichnet. Das Verhältnis der Energie durch Strom für die Pumpen und Kompressoren zur nutzbaren Wärmeenergie wird durch den COP dargestellt. Das bedeutet, dass die Leistungszahl einer Wärmepumpe immer in COP vom Hersteller angegeben wird. Sollte eine Wärmepumpe einen COP von 4,5 haben. Das bedeutet, dass aus einem Kilowatt Strom ca. 4,5 Kilowatt Wärme hergestellt werden können. Bei einem Kauf ist die Angabe der COP aber nicht ausreichend, um die richtige Wärmepumpe zu finden. Wichtig ist auch die Abhängigkeit der Umgebung. Für die Pumpe ist die Temperatur einer natürlichen Wärmequelle wie zum Beispiel Erde, Wasser oder Luft und die erzielende Heiztemperatur wichtig.

Was ist eine Erd-Wärmepumpe

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Für die Erd-Wärmepumpe, oder auch Sole-Wasser-Wärmepumpe werden Tiefenbohrungen bis zu einer Tiefe von 100 Meter durchgeführt. Über Erdsonden wird eine Flüssigkeit gepumpt, welche über die natürlich vorhandene Erdwärme erwärmt und zurück in den Verdampfer der Wärmepumpe gepumpt wird. Foto: Igor Serdiuk/Bigstock

Eine Erd-Wärmepumpe nutzt tief im Boden gelegene Wärme. Eine Luft-Wärmepumpe dagegen verwendet die Umgebungsluft. Die natürliche Energie wird bei einer Wasser-Wärmepumpe aus dem Grundwasser bezogen. Die Temperatur kann dadurch ähnlich wie bei der Erdwärme etwas schwanken. Gerade in der Wärmequelle liegt der große Unterschied der Pumpe, aus dem sich Vor- und Nachteile ergeben. Für eine Erd-Wärmepumpe werden Tiefenbohrungen bis zu 100 m benötigt. Bei einigen Pumpen wird über eine oder mehrere Sonden eine Flüssigkeit gepumpt. Mit Hilfe dieser Flüssigkeit wird die bereits vorhandene Erdwärme erwärmt und direkt zurück in die Wärmepumpe geleitet. In der Jahresmitte ist die Temperatur im Boden ab einer bestimmten Tiefe fast konstant. In Deutschland herrscht in einer Tiefe von 100 m eine Temperatur von 15 °C.

Unterschiedliche Voraussetzungen

Eine Wasser-Wärmepumpe verwendet natürliches Grundwasser als Energiequelle. Dazu werden vor Ort Brunnenbohrungen durchgeführt, durch die ein Wärmeaustausch möglich ist. Da das Grundwasser in der Mitte des Jahres eine Temperatur von 8 °C zur Verfügung steht, ist eine effektive Nutzung gewährleistet. Die Temperatur einer Flüssigkeit kann mit einer Luft-Wärmepumpe der Außenluft angepasst werden. Da die Temperatur der Flüssigkeit aus der Wärmepumpe kommt, also entsprechend schon eine gute Temperatur hat und direkt wieder der Wärmepumpe zugeführt wird, kann das Verfahren am besten mit einem Autokühler verglichen werden. Der einzige Unterschied ist, dass die Flüssigkeit in der Wärmepumpe sehr stark abgekühlt wird.

Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Wärmequellen

Der größte Unterschied der verschiedenen Systeme ist in der Wärmequelle zu finden. Während in der Jahresmitte nur ein sehr geringer Unterschied in der Temperatur erkennbar ist, ist der Unterschied in der Umgebungstemperatur etwas höher. In diesem Fall keine Erd-Wärmepumpe effizienter arbeiten. Das liegt vor allem daran, dass im Winter häufig Plusgrade im Boden gemessen werden. Der Kompressor der Pumpe muss durch eine höhere Erdwärme die Flüssigkeit nicht so stark komprimieren. Dadurch wird weniger Strom für den Kompressor benötigt, als bei Pumpen, die viele Tiefenmeter pumpen müssen. Dadurch relativiert sich das Verhältnis etwas. Trotz allem hat eine Erd-Wärmepumpe einen größeren Wirkungsgrad, als eine eingesetzte Luft-Wärmepumpe.

Eine Wasser-Wärmepumpe befindet sich im Bereich der Effizienz im mittleren Bereich. Da auch das Grundwasser fast immer eine konstante Temperatur aufweist, kann auch eine derartige Pumpe sehr effektiv ihren Dienst verrichten. Die Pumpleistung für den Brunnen relativiert hierbei den Wirkungsgrad.

Kosten für eine Wärmequelle

Bei den Kosten für die Erschließung einer Pumpe kann eine Luft-Wasser-Wärmepumpe ihre Vorteile zeigen. Bei diesen Pumpen sind keine tiefen Bohrungen und auch kein Brunnen notwendig. Lediglich das Aufstellen der Pumpe verursacht einige Kosten. Im Vergleich zu einer Bohrung sind diese Kosten relativ gering. In den meisten Fällen reicht ein separates Fundament aus Beton. Im Bereich der Kosten liegt der größte Nachteil einer Sole-Wasser-Wärmepumpe. Damit an die Erdwärme gelangt wird, ist eine tiefe Bohrung notwendig. Damit man an die Erdwärme kommt, eine spezielle Tiefenbohrung notwendig. Eine tiefe Bohrung kann Kosten um die 12.000 Euro verursachen. Sollten sich Granitschichten im Boden befinden, dann können die Kosten bis zu dreimal so hoch werden. Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe liegt preislich gesehen in der Mitte. Auch bei diesem Pumpensystem sind Bohrungen notwendig, die aber preislich nicht so stark ins Gewicht fallen. Am besten man plant bereits beim Hausbau die Verwendung eines passenden Systems mit ein.