GEOTHERMIE - WISSEN ÜBER ERDWÄRME

Häufig gestellte Fragen

Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe?

Erdwärmepumpen sind thermodynamische Heizungen, die es ermöglichen, Wärme aus dem Erdreich nutzbar zu machen. Dabei wird aus ca. 3 bis 4   Anteilen dem Erdreich entzogener Wärmeenergie und einem Anteil elektrischer Antriebsenergie die für das Heizungssystem benötigte Heizenergie gewonnen. Durch die Arbeit der Wärmepumpe werden auf intelligente Weise die im Erdreich verfügbaren Temperaturen (z.B. 10°C) auf das im Haus benötigte Niveau angehoben (gepumpt). Das Funktionsprinzip der Erdwärmepumpe ist identisch dem eines Kühlschranks. Beim Kühlschrank wird dem Lebensmittel über ein Kältemittel die  Wärme entzogen, um es zu kühlen. An der Rückseite des Kühlschranks wird die so entzogene Wärme an die Umwelt abgegeben. Die Wärmepumpe hingegen entzieht über ein Kältemittel die Wärme aus der Umwelt (Erdreich) und gibt diese an das Heizungssystem ab, um das Gebäude zu heizen.

Wie erfolgt der Wärmeentzug aus dem Erdreich?

Das Kältemittel (Frostschutz-Wasser-Gemisch) zirkuliert in einem geschlossenen Rohrleitungssystem und entzieht dem Boden Wärme. Abgesehen von einigen Sonderformen (Grabenkollektor, Erdwärmekorb, Gründungspfähle,…) unterscheidet man hauptsächlich 2 Varianten:

1. Erdreichkollektoren  
- horizontales, oberflächennahes Wärmetauschersystem (Regeneration durch Sonnenenergie)
- Temperaturschwankungen in der Wärmequelle und der Soletemperatur im Jahresverlauf
- Flächenbedarf sehr groß (ca. 2,5-faches der Wohnfläche)
- Fläche sollte später nicht überbaut oder versiegelt werden
- Erdarbeiten sehr umfangreich (frostfreie Verlegetiefe > 1,5 m)
- spürbarer Einfluss auf Vegetationszyklus
- hohe Jahresarbeitszahl
- Kühlung im Sommer nicht möglich
- Investitionskosten meist geringer als bei Sondenanlage, aber höhere Betriebskosten

2. Erdwärmesonden
- vertikales Wärmetauschersystem (Regeneration durch aufsteigende Erdwärme)
- geringe Temperaturschwankungen in der Wärmequelle und der Soletemperatur im Jahresverlauf
- nahezu konstante Heizleistung und Leistungszahl über das Jahr
- Flächenbedarf vernachlässigbar gering
- Erdarbeiten überschaubar gering
- sehr hohe Jahresarbeitszahl
- Kühlung im Sommer möglich
- hohe Investitionskosten, aber bei richtiger Dimensionierung sehr geringe Betriebskosten
- Erdwärmesonden sind anzeige- bzw. genehmigungspflichtig

Neben diesen geschlossenen Solekreisläufen besteht auch die Möglichkeit, Erdwärme in einem offenen Wasserkreislauf direkt aus dem Grundwasser zu gewinnen. Von einem Entnahmebrunnen (Förderbrunnen) wird das Grundwasser der Wärmepumpe zum Wärmeentzug zugeführt und von dort über einen Einleitbrunnen (Schluckbrunnen) in den Grundwasserleiter zurückgegeben. Trotz hoher Energieausbeute und Wirtschaftlichkeit erlangte diese Form der Wärmegewinnung bislang keine große Verbreitung. Gründe dafür liegen in der eingeschränkten Verfügbarkeit  von geeigneten Grundwasserleitern, in der Grundwasserbeschaffenheit (Brunnenverockerung, Anlagenkorrosion), im zum Teil hohen Erkundungsaufwand und mitunter problematischen Genehmigungsverfahren.

Erdreichkollektoren - Bild-Quelle: Bundesverband Wärmepumpe e.V