Erdwärmepumpe
Die Erdwärmepumpe und ihre Funktionsweise
Erdwärmepumpe
Die Natur und unsere Umwelt stecken voller Kraft, die größtenteils ungenutzt verpufft. Mit einer Wärmepumpe lässt sich ein Teil dieser Energie sammeln und als Wärme für die Warmwasseraufbereitung und als Heizwärme nutzen. Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen, von denen eine die Erdwärmepumpe ist. Wie sie funktioniert, lesen Sie hier.
Das Funktionsprinzip einer Erdwärmepumpe
Wärmepumpen funktionieren wie Kühlschränke, allerdings nach einem umgekehrten Prinzip und mit dem konträren Ziel, nicht zu kühlen, sondern zu wärmen. Um Lebensmittel zu kühlen, wird mit Hilfe von Strom Wärme aus dem Kühlschrank entzogen und nach außen abgegeben. Bei Wärmepumpen funktioniert dieses Prinzip genau umgekehrt. Die Erdwärmepumpe entzieht dem Erdreich Wärme und gibt sie als Heizenergie oder zur Erwärmung von Brauchwasser an das Gebäude ab.
Die Funktionsweise einer Erdwärmepumpe
Es ist bekannt, dass das Erdreich ein guter Wärmespeicher ist. Überraschend ist allerdings, dass die Temperaturen sich das gesamte Jahr über in einem Bereich zwischen 7 und 13 Grad Celsius bewegen, und zwar in einer ungefähren Tiefe von zwei Metern. Wegen der annähernd gleich bleibenden Temperatur der Erdwärme ist diese Art der Wärmegewinnung besonders vorteilhaft.
Eine Erdwärmepumpe ist eine thermodynamische Heizung, die es möglich macht, Wärme aus dem Erdreich zu speichern und zu nutzen. Damit sie funktioniert, benötigt die Erdwärmepumpe Strom aus dem Netz, mit dem ein Kompressor betrieben wird, der die Wärme aus dem Erdreich aufnimmt. Insoweit wird elektrische Energie hauptsächlich als Antriebsenergie genutzt. Damit die Erdwärmepumpe die Wärmeenergie aus dem Erdreich aufnehmen kann, werden entweder Erdsonden oder Erdkollektoren in der Erde montiert. Während Erdsonden vertikal in die Erde eingebracht werden, werden Erdkollektoren horizontal verlegt. Sowohl Erdsonden als auch Erdkollektoren speichern die Erdwärme und fördern sie zum Verdampfer der Erdwärmepumpe. Dies geschieht mit Hilfe einer Trägerflüssigkeit, beispielsweise Wasser mit Glykol oder Sole, weshalb die Erdwärmepumpe auch Sole-Wasser-Wärmepumpe genannt wird. Sofern das Erdreich in unmittelbarer Umgebung der Rohre im Winter vereist, hat das keine Auswirkungen auf die Funktionstüchtigkeit der Erdwärmepumpe.
Erdwärmepumpe: Erdwärmesonden versus Erdwärmekollektoren
1. Erdwärmesonden
Erdwärmesonden haben gegenüber Erdwärmekollektoren den Vorteil, dass sie auf einer relativ kleinen Fläche ausreichend Raum finden. Deshalb eignen sie sich vor allem für kleine Grundstücke und solche, bei denen bereits ein Garten angelegt ist. Die Sonden der Erdwärmepumpe sind U-förmig. Es sind Rohre aus Kunststoff, die einen Durchmesser von wenigen Zentimetern haben. Um Erdwärmesonden installieren zu können, sind Bohrungen mit einer Tiefe zwischen 40 und 99 Metern Tiefe erforderlich, bei denen die Sonden in die Bohrungen eingelassen werden. Die in den Sonden zirkulierende Trägerflüssigkeit nimmt die Wärmeenergie des Erdreichs auf.
2. Besonderheiten und Vorteile der Erdwärmepumpe mit Erdwärmesonden
Die Anzahl der Erdwärmesonden und vor allem ihre Tiefe sind abhängig von der Bodenbeschaffenheit sowie von der benötigten Wärmeleistung. Allerdings sind Erdwärmepumpen mit Sonden nicht überall erlaubt, nämlich dann nicht, wenn es sich um ein Wasserschutzgebiet handelt. Insoweit sind Erdwärmepumpen mit Sondensystem genehmigungsbedürftig, wobei die Anzahl und die Inhalte der Anträge und Genehmigungen je nach Bundesland unterschiedlich geregelt sind. Sie sollten frühzeitig gestellt und beantragt werden, also mindestens vier Wochen vor Baubeginn. Einer Ausnahmegenehmigung und einer zusätzlichen bergbaurechtlichen Genehmigung bedürfen Bohrungen ab einer Tiefe von 100 Metern.
3. Erdwärmekollektoren
Die Erdwärmepumpe mit Erdwärmekollektoren eignet sich auch für große Flächen. Anders beim Installieren von Erdwärmesonden sind für Erdwärmekollektoren keine metertiefen Bohrungen in Richtung Erdkern erforderlich. Sie werden nicht vertikal im Erdreich versenkt, sondern großflächig waagrecht verlegt. Wer also einige hundert Quadratmeter Platz hat, kann sich für eine Erdwärmepumpe mit Wärmekollektoren entscheiden, die dem Erdreich die Wärme durch großflächige Kunststoffrohrsysteme entziehen, die sich in der obersten Erdschicht bis zu einer Tiefe von rund fünf Metern befinden. Wichtig bei der Verwendung von Erdwärmekollektoren ist, dass der Boden darüber weder bebaut noch versiegelt werden darf, da die in den Erdwärmekollektoren gespeicherte Wärmeenergie aus Regenwasser und Sonneneinstrahlung stammt. Ebenso wie bei Sonden zirkuliert in den Rohrschlangen des Erdwärmekollektors die Trägerflüssigkeit, die die Wärmeenergie aufnimmt. Ob und welche Anträge und Genehmigung für eine Erdwärmepumpe mit Erdwärmekollektoren erforderlich sind, ist abhängig von den Bestimmungen des jeweiligen Bundeslandes.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass Erdwärmepumpen mit einem Sondensystem den Vorteil haben, dass sie ganzjährig gleichbleibend effektiv arbeiten, sodass ein Nachheizen im Winter mit einem anderen Heizungssystem nicht erforderlich ist. Allerdings sind dafür die Bohrkosten für die Tiefenbohrungen relativ hoch gegenüber einem System mit Erdwärmekollektoren.
