Sole-Wasser-Wärmepumpe

Nutzung der Erdwärme zum Heizen und für die Warmwasserbereitung

Durch Witterungseinflüsse und Luft, Sonnenenergie und Regen sowie natürliche Zersetzungsprozesse, die durch Wärme aus dem Erdkern ergänzt wird, erweist sich unser Erdreich als einzigartiger wie auch reichhaltiger Wärmespeicher. Um auf eine konstante Temperatur zu stoßen, die die kostenlose Energie nutzbar macht, müssen Interessierte nicht tief in den Boden eindringen. Bereits in 80 Zentimetern bis 1,50 Meter Tiefe herrschen während des ganzen Jahres etwa 7 bis zu 12 Grad Celsius. Dieser Temperaturbereich reicht vollkommen aus, um ihn mithilfe von Druck, Solewasser und geringfügiger externer Energie (Strom) soweit zu erhöhen, um effektiv zu heizen.

Die Funktion der Sole-Wasser-Wärmepumpen

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Sole-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Erdwärme als primäre Energiequelle, entweder mit Erdkollektoren oder mit Erdsonden. Foto: Igor Serdiuk / Bigstock

Um eine Heizung zu betreiben und Warmwasser zu erzeugen, benötigt eine Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdsonden oder Erdkollektoren) neben der Erdwärme und einer Stromquelle auch ein klug konzipiertes 3-Kreis-System. In diesen Systemen zirkuliert eine Mixtur aus Wasser, Salz sowie Frostschutzmittel (Solewasser), die die Erdwärme aufnimmt. Mithilfe der Erdwärmepumpe wird diese umgehend einem zweiten Kreislauf zugeführt (Kältemittel-Kreislauf, normalerweise Ammoniak oder umweltfreundliches Propan). Der Aggregatzustand des Kältemittels wird mittels Druck verändert, sodass sich im Wärmetauscher Wasser erhitzen lässt – dritter Kreislauf, die Heizung.

Erdwärme mit Erdsonden aus tieferem Erdreich gewinnen

Im Vergleich zu Flächenkollektoren bedarf eine Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdsonde relativ wenig Platz. Die Erdsonden werden mithilfe einer Tiefenbohrung vertikal im Erdboden (normalerweise in 40 bis 100 Meter) eingebracht. Mehr als 100 Meter Tiefe wird selten genutzt, da sonst die Bergbehörde eine gesonderte Genehmigung erteilen muss. Die Tiefenbohrung muss allerdings nach § 127 des Bergrechtes der Bergbehörde mitgeteilt werden. Zusätzlich ist für die Bohrung ein Standort erforderlich, der als hydrogeologisch einwandfrei gilt und dem Wasserhaushaltsgesetz/den Wassergesetzen der Bundesländer entspricht. Wird allerdings laut Unterer Wasserbehörde das Grundwasser durch die Bohrarbeiten/die genutzten Spüllösungen gefährdet, wird keine Genehmigung erteilt.

Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdkollektoren – oberflächennahe Energiegewinnung

Hierbei wird die Erdwärme innerhalb der oberen Bodenschichten genutzt. Etwa 20 Zentimeter unterhalb der Frostmarke (80 Zentimeter bis zu 1,50 Meter im Erdboden) werden die Erdkollektoren für Sole-Wasser-Wärmepumpen in gewundenen Linien in der Erde verlegt. Die Fläche hängt dabei von den Räumen ab, die zu heizen sind. Beispiel: Um in einem Haus mit 100 Quadratmeter Wohnfläche zu beheizen, werden 200 Quadratmeter Fläche Erdkollektoren benötigt. Im oberflächennahen Erdreich liegen die Temperaturen etwa zwischen minus 5 und plus 25 Grad Celsius. Dies hängt allerdings von den Jahreszeiten, der Speicherfreundlichkeit des Erdbodens sowie der Tiefe ab, in der die Erdkollektoren verlegt wurden. Diese Technik bedarf keiner Zustimmung der Bergbehörde, welche jedoch vorab über die Erdarbeiten informiert werden sollte.

Gewisse bauliche Voraussetzungen sind zu beachten

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Geothermale Heizungsanlage: Als Erdwärmepumpen (Sole-Wasser-Wärmepumpe oder Sole-Wärmepumpe
bezeichnet man Wärmepumpen, welche die Wärme aus dem Boden nutzen und diese an die Heizung abgeben. Foto: caifas / Bigstock) Ob es sich nun um eine Sole-Wasser Wärmepumpe mit Erdkollektor oder Erdsonden handelt, das Objekt (bestehendes Haus oder Neubau), muss gewisse Kriterien erfüllen, um den Einsatz dieser Heizsysteme effizient zu gestalten. Letztendlich ist die Heizung eine entscheidende Komponente, um Erdwärme ökonomisch zu nutzen. Die Heizung muss zum Beispiel mit einer niedrigen Vorlauf-Temperatur auskommen (maximal 40 Grad Celsius). Innovative Heizsysteme und manche Bestandsanlagen sind dafür bereits konzipiert. Flächenheizungen beziehungsweise Erdkollektoren benötigen sogar nur etwa 30 Grad Celsius Vorlauf-Temperatur. Eine optimale Wärmedämmung am Haus dient zudem nicht allein der Heizkostensenkung. Die Wärmepumpe arbeitet um so wirtschaftlicher, wenn aus dem genutzten Strom (elektrische Energie) ein Maximum an Heizenergie gewonnen wird. Als Optimum wird das Verhältnis eins zu vier angesehen: Für die Produktion von vier Anteilen Heizenergie wird lediglich ein Anteil elektrische Energie (Solar Strom) benötigt. Des Weiteren ist eine Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdkollektor oder die Technik der Erdsonden auch im Rahmen einer energetisch/ökologisch orientierten Sanierung in Altbauten hervorragend einsetzbar. Je nach gewählter Technik ist allerdings entsprechender Platz zu bedenken. ##Vorteile der Wärmepumpe Der Einsatz alternativer Energie als Wärmequelle ist heutzutage nicht mehr wegzudenken, wobei die staatliche Förderung überaus attraktiv gestaltet ist. Die Wärmepumpe ist dabei ein guter Ansatz und überzeugt nicht allein durch Umweltfreundlichkeit. Weitere Vorteile von Sole-Wasser-Wärmepumpen sind: - geringere Emissionswerte - niedrigere Kosten beim Heizen - minimale Wartungskosten - keine Installation des Schornsteins/kein Schornsteinfeger - sowie die Wertsteigerung einer Immobilie. **Geringere Emissionswerte:** Bei dem Betrieb einer Wärmepumpe wird selbst keinerlei Emission erzeugt, da hier kein Verbrennungsvorgang stattfindet, wie bei Öl- und Gasheizungen. Dennoch entsteht eine minimale CO2-Emission. Diese erfolgt innerhalb der Kraftwerke, die die elektrische Energie für die Luftwärmepumpe liefert. Wird jedoch regenerativ gewonnener Solarstrom eingesetzt, ist der CO2 Einspareffekt wesentlich größer. **Geringere Heizkosten:** Sole-Wasser Wärmepumpen benötigen nur eine geringe Menge Energie, um die Wärme, die aus Wasser, Luft oder Erdreich gewonnen wird, optimal fürs Heizen zu temperieren. Deshalb tritt im Vergleich zur Öl-/Gastechnik eine wesentlich niedrigere Verlustrate auf. Bei Verbrennungsverfahren verflüchtigt sich enorm viel Energie – die Wärmepumpe hingegen vervierfacht den Input. Aus einem Anteil elektrischer Energie entstehen vier Anteile Wärme. Selbst stetig ansteigende Stromkosten können der Effizienz von Sole-Wasser-Wärmepumpen somit nichts anhaben. **Minimale Wartungskosten:** Fast jede Wärmepumpe ist wartungsfrei. Bei Luft-Wasser-Wärmepumpen muss allerdings der Kältemittel-Kreislauf in gewissen Abständen überprüft und der Filter regelmäßig bei Luft-Luft-Wärmepumpen gewechselt werden. In Bezug auf Langlebigkeit ist die Technik der Sole-Wasser-Wärmepumpen fast unschlagbar, da nur wenige mechanische Einzelteile verbaut sind. Sole-Wasser-Wärmepumpen mit Erdkollektor oder Erdsonden sind auch nach etlichen Jahren ebenso effizient wie beim Einbau. ##Nachteile der unterschiedlichen Wärmepumpen Als nachteilig kann sich zeigen, dass die Installation von Wärmepumpen, speziell Wasser-Wasser-Wärmepumpen und Sole-Wasser-Wärmepumpen, von der Beschaffenheit der Örtlichkeiten abhängt. Wasser-Wasser-Wärmepumpen benötigen einen ausreichenden Grundwasserstand (maximale Brunnentiefe von 20 Metern) damit die Pumpe reibungslos arbeitet. Die Untere Wasserbehörde muss ihr Einverständnis zur Tiefenbohrung erteilen und bei mehr als 100 Meter Bohrtiefe ist vorab zusätzlich eine positive Zusage der Bergbehörde einzuholen. Sole-Wasser-Wärmepumpen benötigen für einen effizienten Betrieb optimale Bodenbeschaffenheit. Bei Erdsonden können die Erschließungskosten auf einem hohen Niveau liegen und die Untere Wasserbehörde sowie Bergbehörde muss zustimmen. Sole-Wasser-Wärmepumpen mit Erdkollektor benötigen ausreichend Platz für das horizontal zu verlegende Rohrsystem. Nur Luft-Wasser-Wärmepumpen sowie Luftwärmepumpen benötigen kaum Platz und keinerlei Genehmigungen. ##Innovative Heizsysteme steigern Immobilienwert Eigentümer müssen immer öfter bei Vermietung oder Verkauf den Energiepass offenlegen. Somit gewinnen energetische Sanierungen und hauptsächlich innovative Heizsysteme an Bedeutung. Die Sole-Wasser Wärmepumpe mit Erdkollektor oder Erdsonden bietet die optimale Lösung. Eine Sanierung mit Vollwärmedämmung kann die doppelten Kosten verursachen, wie die Investition in eine Wärmepumpe oder Luftwärmepumpe. Die Dämmung verringert dabei die Kosten für Heizung höchstens um etwa 40 Prozent. Mithilfe von Erdwärme plus Förderung sind dagegen etwa 60 Prozent geringere Kosten für Wärme und Warmwasser zu erwarten. Die Reduzierung wird im Energiepass erfasst und ist dadurch detailliert nachzuweisen. Für einen Neubau oder bestehendes Haus bedeutet dies eine wesentlich Wertsteigerung.