Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe): Effizient Heizen und Kühlen mit Erdwärme
Sole-Wasser-Wärmepumpen – auch bekannt als Erdwärmepumpen – nutzen die Wärme aus dem Erdreich, um Heizwärme bereitzustellen.
Da das Erdreich ein hervorragender Speicher thermischer Energie ist, liegen die Temperaturen ganzjährig zwischen ieben und 13 Grad Celsius – und das auch zur kalten Jahreszeit.
Mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzt du zudem eine frei zur Verfügung stehende Energiequelle und leisten so einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz.
Egal, ob bei Neubau, Sanierung sowie Modernisierung – dank intelligenter Kombinationsmöglichkeiten mit anderen regenerativen Energien, wie Photovoltaik oder Solarthermie triffst du mit einer Wärmepumpe die richtige Wahl.
Welche Sole-Wasser-Wärmepumpe auf deine Anforderungen zugeschnitten ist, erfährst du mit einem persönlichen, kostenlosen Angebot von unseren Experten. Fülle dazu einfach unser Angebotsformular aus und wir helfen dir weiter!
Die Vorteile der Sole-Wasser-Wärmepumpe im Überblick
Hohe Effizienz und geringe Betriebskosten
Klimafreundlichkeit
Die Sole-Wasser-Wärmepumpe setzt auf Umweltwärme statt auf fossile Brennstoffe und hat daher eine deutlich bessere CO2-Bilanz als Gas- oder Ölheizungen. Der genutzte Stromanteil beträgt nur ca. ein Viertel der erzeugten Wärmeenergie. Wer die Wärmepumpe mit Ökostrom oder mit Strom aus der hauseigenen PV-Anlage nutzt, kann sie sogar CO2-neutral betreiben.
Geringe Lautstärke
Staatliche Förderung
Kombinierbarkeit
Auch im Altbau ideal
Kühlfunktion
Die Sole-Wasser-Wärmepumpe stellt eine spezielle Form der Wohnraumkühlung bereit, die sogenannte „passive Kühlung“, auch bekannt als „natural cooling“. Hierbei wird im Sommer das Wasser im Heizkreis abgekühlt. Das geschieht über die Soleflüssigkeit und einen Wärmetauscher. Für diesen Kühlprozess wird die natürliche Umgebungstemperatur des Erdreichs genutzt. Da für diesen passiven Kühlprozess lediglich die Regelung der Sole-Wasser-Wärmepumpe und die Umwälzpumpe in Betrieb ist, handelt es sich um eine energie- und kostensparende Art der Kühlung, mit der sich die Raumtemperatur um etwa 3 °C reduzieren lässt.
Eine größere Abkühlung kann durch die aktive Kühlung erreicht werden. Hierzu wird der Wärmepumpenprozess, der ja eigentlich Wärme erzeugt, umgedreht. Die Sole-Wasser-Wärmepumpe erzeugt dann aktiv Kälte. Diese Form der Kühlung ist mit mehr Energieaufwand verbunden. Große Kühlflächen sind vorteilhaft: Gut eignen sich Flächenheizungen wie die Fußbodenheizungen oder auch Heizungen mit Gebläse, wie die Wärmepumpenheizkörper.
Aufbau der Sole-Wasser-Wärmepumpe
Die Sole-Wasser-Wärmepumpe wird meist im Keller oder Hauswirtschaftsraum aufgestellt. Die Wärmegewinnung aus dem Erdreich erfolgt entweder über Erdkollektoren oder Erdsonden. Der Aufbau einer Sole-Wasser-Wärmepumpe gliedert sich in mehrere zentrale Komponenten, die harmonisch zusammenarbeiten, um effizient Wärme aus dem Erdreich zu gewinnen und ins Heizsystem des Gebäudes zu leiten.
- Erdwärmetauscher: zur Aufnahme der Erdwärme
- Verdampfer: zur Übertragung der Erdwärme an den Wärmepumpenkreislauf
- Verdichter: um die gewünschte Vorlauftemperatur zu erreichen
- Verflüssiger: zur Wärmeübertragung an das Heizsystem
- Expansionsventil: um zur Regeneration des Kältemittels
- Kältemittel: dessen Eigenschaften der Wärmepumpe ihre Hocheffizienz verleiht
Die Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Wärmequelle Erde
Für die Nutzung der Erdwärme durch die Sole-Wasser-Wärmepumpe werden entweder Flächenkollektoren verlegt oder eine Sondenbohrung durchgeführt. Beide Verfahren zur Gewinnung der Erdenergie – beide Verfahren haben spezifische Anforderungen und Besonderheiten.
Oberflächennahe Erdwärme
Flächenkollektoren benötigen eine horizontale Fläche in etwa 1 bis 1,5 Metern Tiefe. Diese muss ungefähr 2-3-mal so groß sein wie die Fläche des zu beheizenden Gebäudes bzw. richtet sich nach der Heizlast. Die Kollektoren bestehen aus Kunststoffleitungen, welche meist schlangenförmig verlegt werden.
Platzsparender ist die Nutzung von Grabenkollektoren. In diesem Fall werden die Kollektoren in einem etwa 1,5 bis 2 Meter breiten Graben verlegt. Je nach Bodenqualität und Tiefe können die Kollektoren bis zu 100 Watt/m gewinnen.
Eine weitere Form der Verlegung sind die sogenannten Erdwärmekörbe, bei der die Leitungen in Korbform in den Boden eingelassen werden. Hier wird kein breiter Graben benötigt, die Körbe müssen aber 2,5 bis 4 m tief in der Erde versenkt werden.
Diese Form der Wärmegewinnung eignet sich bei einem Neubau, wenn der Garten noch nicht fertig angelegt wurde. Zu beachten ist, dass die Fläche über den Kollektoren nicht versiegelt oder mit tiefwurzelnden Pflanzen bepflanzt werden darf.
Kollektoren stellen eine preisgünstige Erschließung der Erdwärme dar – allerdings muss die benötigte Fläche vorhanden sein, was bei kleinen Grundstücken in Neubaugebieten oft nicht der Fall ist. Für diese oberflächennahe Gewinnung der Erdwärme müssen keine gesonderten Genehmigungen eingeholt werden.
Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdsonden
Aufgrund ihres geringen Platzbedarfs sind Erdsonden eine beliebte Form der Wärmeerschließung für die Sole-Wasser-Wärmepumpe. Sie benötigen in der Horizontale nur wenig Platz, dafür gehen sie mindestens 10 bis 40 Meter, manchmal sogar bis zu 100 Meter in die Tiefe. Die genaue Tiefe ist abhängig vom Heizbedarf des Gebäudes und der Beschaffenheit des Bodens. Um die Leistung zu erhöhen, ist auch das Einlassen mehrerer Sonden möglich.
Erdsonden können auf höhere, konstante Temperaturen zurückgreifen als oberflächennahe Kollektoren. Der dadurch bedingte geringere Stromverbrauch der Sole-Wasser-Wärmepumpe gleicht die anfänglich hohen Bohrkosten langfristig wieder aus. Wichtig zu wissen: Die Sondenbohrungen sind zwar in den meisten Gebieten möglich, du musst aber eine Genehmigung der Wasserbehörde einholen.
So funktioniert die Sole-Wasser-Wärmepumpe
Die Sole-Wasser-Wärmepumpe gewinnt die Wärme aus dem Erdreich und überträgt sie in Form von Heizungs- und Brauchwasser.
Im Erdreich befinden sich Erdkollektoren oder Erdsonden, die als Erdwärmetauscher fungieren und die Wärme aus dem Boden aufnehmen. Diese Wärme wird über ein Solegemisch, bestehend aus Wasser und Frostschutzmittel, zur Wärmepumpe transportiert. Dort gelangt die Wärme in den Verdampfer, der sie an das Kältemittel im Wärmepumpenkreislauf überträgt.
Das Kältemittel spielt eine entscheidende Rolle für die hohe Effizienz der Anlage. Im Verdichter wird das Kältemittel stark komprimiert, wodurch die Temperatur ansteigt. Diese erzeugte Wärme wird im Verflüssiger an das Heizsystem abgegeben, sei es für die Fußbodenheizung oder Heizkörper. Nach dem Abkühlen durchläuft das Kältemittel das Expansionsventil, um wieder auf die ursprüngliche Ausgangstemperatur zu gelangen und den Kreislauf von vorne zu beginnen.
Durch diese abgestimmte Funktionsweise kann eine Sole-Wasser-Wärmepumpe zuverlässig für wohlige Wärme im Winter und angenehme Kühlung im Sommer sorgen. Der gesamte Prozess ist darauf ausgelegt, die im Erdreich gespeicherte Energie optimal zu nutzen, was diese Wärmepumpe zu einer besonders energieeffizienten und umweltfreundlichen Heizlösung macht.
Hohe Effizienz der Sole-Wasser-Wärmepumpe
Die Sole-Wasser-Wärmepumpe zeichnet sich durch eine besonders hohe Effizienz aus. Dadurch, dass sie auf die im Erdreich recht konstanten, hohen Temperaturen zurückgreifen kann, muss das Kältemittel nicht so stark verdichtet werden. Der Kompressor muss also im Vergleich zur Luft-Wasser-Wärmepumpe weniger leisten, um die Zieltemperatur für das Heizwasser und Warmwasser zu erreichen. Dadurch ist der Strombedarf dieser Wärmepumpenart im Vergleich zu anderen Arten gering, was sie im Betrieb vergleichsweise günstig macht und den Wirkungsgrad erhöht.
Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis zwischen aufgewandter Energie und der daraus resultierenden Wärme. Eine moderne Gas-Brennwert-Heizung erreicht etwa einen Wirkungsgrad zwischen 90 und 100 %. Während eine Luft-Wasser-Wärmepumpe mit 250 % schon weit darüber liegt, erreicht eine Sole-Wasser-Wärmepumpe sogar 400 - 450 %. Der hohe Wirkungsgrad der Sole-Wasser-Wärmepumpe erklärt sich dadurch, dass die Wärmequelle, in diesem Fall Erdwärme, konstant zur Verfügung steht.
Das steckt hinter der JAZ (Jahresarbeitszahl) einer Wärmepumpe
Da der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe meist über 100 % hinausgeht und das der eigentlichen Logik des Wirkungsgrades widerspricht, wird bei Wärmepumpen meist die Jahresarbeitszahl, kurz JAZ, verwendet, um den Effizienzgrad anzugeben. Mit ihr wird die Effizienz einer Wärmepumpe über ein ganzes Jahr beschrieben. Das bedeutet, sie betrachtet die Wärmepumpe in der Anwendung und bezieht die realen Bedingungen wie Standort, Gebäudedämmung und Nutzungsverhalten mit ein.
Die JAZ berechnet das Verhältnis zwischen der aufgewandten Menge Strom zu der erzeugten Wärme auf Grundlage des Verbrauchs eines Jahres. Um den Wert zu ermitteln, teilt man die Heizwärme durch die dafür benötigte Menge Strom. Eine höhere JAZ zeigt daher auch eine höhere Effizienz der Wärmepumpe an.
Zur Veranschaulichung eine Beispielrechnung: Eine Wärmepumpe erzeugt innerhalb eines Jahres 20.000 kW/h Wärme für die Versorgung des Gebäudes mit Heizungswasser und warmem Trinkwasser. Dabei verbraucht sie 5.000 kW/h Strom. Die erzeugte Wärme beträgt also ein vierfaches des benötigten Stroms und die Jahresarbeitszahl beträgt 4.
Wärmepumpen, die wie die Sole-Wasser-Wärmepumpe auf recht konstante Temperaturen zurückgreifen, haben durch den daraus resultierenden geringen Stromverbrauch eine höhere