Heizen mit Erdwärme – Wie funktioniert das?

Heizen mit Erdwärme – Wie funktioniert das?

Aktuell sind immer mehr Hauseigentümerinnen und Hauseigentümer auf der Suche nach einer umweltfreundlichen Alternative zu fossilen Heizsystemen. Eine interessante Option ist dabei die Nutzung von Erdwärme. Mit einer Wärmepumpe lässt sich in der Erde gespeicherte Wärmeenergie verfügbar machen. Wie funktionieren Erdwärmepumpen und welche Varianten der Erdwärmegewinnung gibt es? Erfahren Sie dies und mehr im nachfolgenden Artikel.

Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe?

Grundsätzlich nutzen alle Wärmepumpen die Energie aus der Umwelt. Bei der Geothermie gewinnen Erdwärmepumpen die Energie aus der Erde, um Häuser und Gebäude zu beheizen oder auch zu kühlen.

Angezapft wird die Erdwärme mit Hilfe von Kollektoren oder Sonden, die in den Boden eingelassen werden. In dem jeweiligen Rohrsystem zirkuliert eine Flüssigkeit, die Sole. Diese entzieht der Umgebung die Wärme und leitet die thermische Energie des Erdbodens in die Wärmepumpe.

Die Wärmeübertragung erfolgt in vier Arbeitsschritten:

  • 1. Aufnahme: Die Erdwärme wird von der in den Kollektoren bzw. Sonden zirkulierenden Sole aufgenommen und über einen Wärmeüberträger - auch Wärmetauscher genannt -  an die eigentliche Wärmepumpe weitergegeben. Hier erwärmt sie ein spezielles Kältemittel, welches dabei verdampft.
  • 2. Verdichtung: Ein meist mit Strom betriebener Verdichter komprimiert den Kältemitteldampf und erhöht somit Temperatur und Druck.
  • 3. Abgabe: Ein weiterer Wärmeüberträger leitet die Wärme des Kältemittels an das Heizsystem, wodurch die Temperatur des Kältemitteldampfes sinkt.
  • 4. Entspannung: Ein Entspannungsventil unterstützt das bereits abgekühlte Kältemittel bei der Regenerierung, so nehmen Temperatur und Druck ihren Ausgangszustand an. Das Medium verflüssigt sich und der Kreislauf kann von vorn beginnen.

Auf diese Weise kann man Wärme ohne CO2-Ausstoss und ohne Lärm gewinnen. Ein so beheiztes Haus sollte allerdings gut gedämmt sein, denn Wärmepumpen arbeiten bei niedrigen Vorlauftemperaturen besonders effizient. Großflächige Heizungsinstallationen wie eine Fußbodenheizung sind dafür sehr geeignet, denn sie benötigen keine hohen Wassertemperaturen. 

Welche Arten von Erdwärmepumpen gibt es?

Es gibt verschiedene Arten von Erdwärmepumpen. Der Unterschied zwischen ihnen besteht dabei in der Erschließung der Wärmequelle.

Folgende Varianten können dabei zum Einsatz kommen:

Erdwärmesonden

Erdwärmesonden werden vertikal über Bohrungen tief in das Erdreich gebracht. Die erforderliche Tiefe der Bohrung hängt unter anderem von den geografischen und geologischen Besonderheiten des Standorts ab und kann zwischen 30 und 200 m liegen. Dementsprechend ist die Installation meist aufwändig. Aus diesen Tiefen kommt die Wärme für die Erdwärmepumpe vom Erdinneren und nicht von der gespeicherten Sonnenenergie. Man erreicht hier durch die gleichbleibend hohe Temperatur ganzjährig eine konstante Leistung. Die Bohrung für eine Erdwärmesonde ist platzsparend, kann aber unter Umständen sehr teuer werden. Entsprechende Bohrungen sind genehmigungspflichtig und sollten von einem zertifizierten und erfahrenen Unternehmen durchgeführt werden.

Flächenkollektoren

Steht eine große und geeignete Fläche zur Verfügung, bietet sich als preiswertere Alternative eine Erdwärmepumpe mit Flächenkollektoren an. Dafür muss ein weitläufiges Rohrsystem schlangenförmig verlegt werden. Die Kollektoren liegen etwa 1,50 m tief und damit knapp unterhalb der Frostgrenze. Der Flächenbedarf für das Rohrsystem liegt etwa bei der doppelten Größe der zu beheizenden Wohnfläche. Diese Fläche darf nicht versiegelt oder überbaut werden, der Boden sollte regendurchlässig und nicht beschattet sein – denn  der Erdboden erhält seine Wärme durch die gespeicherte Sonneneinstrahlung.

Grabenkollektoren

Grabenkollektoren sparen deutlich mehr Platz und lassen sich auch auf kleineren Grundstücken realisieren. Der Graben ist meist ein bis zwei Meter breit und bis zu zwei Meter tief. Ein Grabenkollektor für die Wärmepumpe verläuft am besten rund um das Grundstück. Beim Anlegen eines Grabens ist ein Abstand von mindestens einem Meter zur Grundstücksgrenze einzuhalten. Je nach Bundesland variieren jedoch die Abstandsmaße.

Erdwärmekörbe

Erdwärmekörbe sind eine einfache und platzsparende geothermische Energiequelle. Sie haben einen Durchmesser zwischen zwei und drei Metern. Je nach Leistungsbedarf bestehen sie aus 100 bis 200 m langen Rohrleitungen.  Die meist kegelförmige Anlage wird in ein bis zwei Metern Tiefe installiert.

Fördermittel für Erdwärmepumpen nutzen!

Allgemein sind Wärmepumpen im BEG (= Bundesförderung für effiziente Gebäude) förderberechtigt, wenn sie für die Raumheizung bzw. kombinierte Raumheizung und Warmwasserbereitung genutzt werden. Fördermittel sind für Luft- und Wasserwärmepumpen sowie für Erdwärmepumpen (Sole-Wasser-Wärmepumpen) erhältlich.

Es gibt allerdings allgemeine Fördervoraussetzungen, insbesondere was die Effizienz der Wärmepumpen betrifft. Damit soll sichergestellt werden, dass Wärmepumpen in ungeeigneten Gebäuden keine Förderung mehr erhalten. Es ist in jedem Fall empfehlenswert, sich im Vorwege von einem Energieberater oder Fachunternehmen über alle Möglichkeiten der Förderung beraten zu lassen.

 

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