Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Wärmequelle Grundwasser: Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Es gibt drei verschiedene Arten von Wärmepumpen, die Luft-Wasser-Wärmepumpe, die Erdwärmepumpe, auch Sole-Wasser Wärmepumpe genannt, und die Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Die häufigste in Deutschland verwendete Variante ist die Erdwärmepumpe gefolgt von der Luft-Wasser-Wärmepumpe, wobei die Wasser-Wasser-Wärmepumpe das Schlusslicht bildet. Warum das so ist und wie sie funktioniert, erfahren Sie hier.
Die Funktionsweise der Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Grundwasser ist als Wärmequelle deshalb ideal, weil es meist eine mittlere Temperatur aufweist, die zwischen 8 und 12 Grad Celsius liegt und die nur sehr unwesentlich schwankt. Das hat zur Folge, dass die Wasser-Wasser-Wärmepumpe höchste Leistungszahlen erbringt, die auch im Winter annähernd konstant bleiben. Voraussetzung für das Funktionieren einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe sind zwei Brunnen, ein Förderbrunnen und ein Schluckbrunnen. Während das Grundwasser durch den Förderbrunnen nach oben gepumpt wird, wird es im Schluckbrunnen wieder derselben Grundwasserschicht zugeführt, wobei es dazwischen von der Wärmepumpe abgekühlt wird. Abhängig vom Stand des Grundwassers sind die Brunnen jeweils zwischen vier und fünfzig Metern tief.
Dabei muss die Fließrichtung des Grundwassers berücksichtigt werden. Das ist erforderlich, um einen thermischen Kurzschluss zu vermeiden. Ebenso notwendig ist eine vorherige Analyse des Grundwassers. Auf diese Weise wird der Gehalt an Mangan und Eisen im Grundwasser festgestellt. Ist er zu hoch, kann es in den Brunnen zu Korrosionen und Verockerungen kommen mit der Folge, dass die weichen Ablagerungen aus Eisenocker alle Anlagenteile wie Brunnen, Pumpen und Rohrleitungen zusetzen, was letztendlich zum Versiegen der Wasserförderung führen kann. Anhand der Wasseranalyse wird nicht nur die Grundwasserqualität ermittelt, sondern auch, ob die Grundwassermenge ausreichend ist.
Die Wärmequellenanlage einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Die Wärmequellenanlage einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe besteht aus einem Förder- und einem Schluckbrunnen, aus einer Brunnenpumpe, einem Rückschlagventil, einem rückspülbaren Filter, zwei Manometern, zwei Thermometern sowie flexiblen Verbindungen zur Wärmepumpe.
Beim Aufstellen der Anlage sollte folgendes beachtet werden:
- Die Verbindungsleitungen zur Wärmepumpe müssen so verlegt werden, dass zum Brunnen ein Gefälle besteht. Außerdem müssen die Verbindungsleitungen frostsicher sein, um ein Einfrieren des Wassers bei frostigen Temperaturen zu verhindern, wodurch die Anlage nicht funktionsfähig wäre.
- Die Wärmeabgabe einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe kann nur dann optimal funktionieren, wenn die Fließgeschwindigkeit des Grundwassers nicht zu hoch ist. Ein guter Wert ist eine Fließgeschwindigkeit von 0,8 Metern pro Sekunde oder weniger.
- Alle Grundwasser führenden Leitungen sowie die flexiblen Verbindungen zur Wärmepumpe im Haus sollten gegen Schwitzwasser isoliert werden.
- Außerdem wird vom Förderbrunnen zur Wasser-Wasser-Wärmepumpe ein zusätzliches Futterrohr für eine Kabeldurchführung für die elektrische Zuleitung zur Förderpumpe benötigt.
Die engmaschigen Voraussetzungen der Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Grundwasser ist eigentliche eine ideale Wärmequelle. Allerdings steht es nicht überall uneingeschränkt zur Verfügung und ist außerdem an eine Genehmigung der unteren Wasserwirtschaftsbehörde geknüpft. Deshalb ist es oftmals so, dass nur solche Wasser-Wasser-Wärmepumpen genehmigt werden, die alte und bereits vorhandene Wasseranlagen ersetzen oder die sich in unmittelbarer Nachbarschaft bereits vorhandener Anlagen befinden. Das liegt daran, dass die Trinkwasserversorgung oberste Priorität genießt und nicht durch andere Nutzungsarten wie beispielsweise die Wasser-Wasser-Wärmepumpe gefährdet werden darf. Wer direkten Zugang zu einem Fluss hat, kann möglicherweise über einen Zwischenkreis auch die Wärme des Wassers nutzen, wobei sich Oberflächenwasser nur in Ausnahmefällen eignet. Das liegt daran, dass es die Anlage mit Algen verschmutzen oder infolge von Schneeschmelze zu stark abkühlen kann.
Wann eine Genehmigung für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe verweigert wird
Eine Genehmigung für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe wird deshalb im Allgemeinen dann verweigert, sofern diese Bedingungen zutreffend sind:
- Es handelt sich um die Nutzung von Grundwasser aus Wasserschutzgebieten.
- Durch die Wasser-Wasser-Wärmepumpe könnte das Trinkwasser beeinträchtigt werden.
- Trinkwasser soll für die Wärmepumpe genutzt werden, ohne dass das Grundwasser in die entsprechende Grundwasserschicht zurückgeleitet werden kann oder soll.
- Ausgeschlossen ist eine Genehmigung auch dann, wenn es sich um die Nutzung von gespanntem Grundwasser handelt, also Grundwasser, das unter Druck steht.
Ebenfalls verweigert wird der Bau einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe, wenn die vorhandene Grundwassermenge nicht ausreichend ist. Geklärt werden kann das durch einen dreitägigen Dauerpumpversuch, wodurch der Nachweis erbracht wird, dass die Ergiebigkeit des Förderbrunnens ausreicht oder nicht. Auch in Wasserschutzgebieten oder in Heilquellenschutzgebieten wird eine Genehmigung regelmäßig nicht erteilt.
Die Stärke der Wasser-Wasser-Wärmepumpe liegt vor allem darin, dass sie einen geringen Flächenbedarf hat und dass sie ganzjährig eine konstant relativ warme Wärmequelle ist. Der Nachteil sind die engmaschigen gesetzlichen Bestimmungen, die eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe nur in Ausnahmefällen zulassen. Ist die Wasser-Wasser-Wärmepumpe in Betrieb, muss der Kreislauf der Anlage fortlaufend kontrolliert werden. Sofern sich herausstellt, dass die Anlage ein Leck hat, muss sie umgehend stillgelegt werden. Außerdem muss die zuständige Verwaltungsbehörde informiert werden. Das gilt gleichermaßen auch für bauliche Veränderungen an der Anlage oder wenn diese stillgelegt wird.
