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Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe?

Last Updated on: 19th September 2019, 03:04 pm

Erdwärmepumpe nutzen Erdwärme!
Erdwärme mittels Erdwärmepumpe zu nutzen, ist eine umweltschonende Methode um das Heim zu beheizen. Foto: Adobe Stock: (c) Stockwerk-Fotodesign

In vielen Regionen Europas, wie beispielsweise Skandinavien, ist die Erdwärmepumpe als Heizsystem bereits seit Jahrzehnten etabliert. Auch in Österreich steigt seit einigen Jahren die Nachfrage, da Wärmepumpen jeglicher Art einige Kostenvorteile bringen. In unserem Beitrag widmen wir uns diesmal aber ausschließlich der Erdwärmepumpe.

Funktionsweise der Erwärmepumpe

Die Erdwärmepumpe macht sich – wie der Name bereits vermuten lässt – die Wärme des Erdreichs zunutze. Sie speichert jene Wärmeenergie, die die Sonne tagtäglich auf unseren Globus wirft. Unterhalb der Frostgrenze herrschen im Erdreich das ganze Jahr über relativ konstante Temperaturen von 7 bis 12 Grad. Diese scheinbar niedrige Temperatur reicht bereits aus um sie durch Verdampfung und Kondensation eines Kältemittels zum Beheizen nutzbar zu machen.

Die Erdwärmepumpe funktioniert im Prinzip ähnlich wie ein Kühlschrank. Sie wird mit Hilfe elektrischer Energie betrieben und bringt das unter der Erde aufgewärmte und dadurch gasförmige Kältemittel (in der Regel ein umweltfreundliches Mittel wie Propan oder Ammoniak) auf eine höhere Temperatur. Damit das gelingt, wird das Kältemittel durch einen Kompressor verdichtet. Da sich Gas unter hohem Druck erwärmt, kann es nun zum Beheizen des Heizwassers benutzt werden.

Wie tief bohren für eine Erdwärmepumpe?

Um eine Erdwärmepumpe betreiben zu können, gibt es zwei unterschiedlichen Möglichkeiten, von denen auch die Bohrtiefe abhängt. Zum einen kann dem Erdreich die benötigte Wärmeenergie durch Erdwärmesonden entnommen werden, zum anderen durch Erdwärmekörbe und Erdwärmekollektoren. Während Erdwärmesonden zwischen 40 bis 140 Meter (je nach Wärmeleitfähigkeit des Bodens) tief in der Erde angebracht sein müssen, werden Erwärmekörbe und Erdwärmekollektoren rund eineinhalb Meter tief unter der Erdoberfläche verlegt.

Funktionsweise von Erdwärmesonde und Erdwärmekollektoren im Vergleich
Erdwärmepumpen können mittels Erdwärmesonden oder Erdwärmekollektoren betrieben werden. Foto: Adobe Stock; (c) Dirk Schumann

Erdwärmesonden: Bohrung und Kosten

Die Bohrung für Erdwärmesonden fällt wie erwähnt wesentlich tiefer aus als bei Erdwärmekollektoren und -körben. Bei Erdwärmesonden handelt es sich um senkrecht ins Erdreich eingebrachte Kunststoffrohre. Deshalb kommen sie auch mit wesentlich weniger Platzbedarf aus als ihre Pendants. Die Bohrtiefe richtet sich einerseits nach der Wärmeleitfähigkeit des jeweiligen Bodens und andererseits nach der Leistung, welche die Wärmepumpe fürs Heizwasser und für die Warmwasseraufbereitung erbringen muss. Die Anschaffungskosten einer Sonde sind deutlich höher, amortisieren sich aufgrund der guten Wirkungsgrade aber relativ rasch wieder. Die Temperatur in solchen Tiefen bleibt nämlich das ganze Jahr über relativ konstant. Die tatsächlichen Kosten hängen von der Bohrtiefe ab. Mit 8.000 – 12.000 Euro für eine Erdwärmesonde samt Bohrung musst du aber ungefähr rechnen.

Bevor die Sonde in der Erde verankert wird, muss geprüft werden, ob das Grundstück den Belastungen der Bohrung standhält und mit welcher Länge die Sonde dimensioniert werden muss. Ob möglicherweise sogar mehrere Sonden notwendig sind, hängt von mehreren Faktoren (Bodenbeschaffenheit, Grundwasserstand, Leistung der Wärmepumpe) ab. Normalerweise ist eine Bohrung von 40 bis 100 Metern ausreichend, um genügend Wärme für ein Einfamilienhaus zu generieren.

Erdwärmekollektoren: Bohrtiefe und Kosten

Für Erdwärmekollektoren benötigst du vor allem eines: Viel Nutzfläche. Erdwärmekollektoren werden zwar nicht so tief in der Erde untergebracht, dafür ist der horizontale Platzbedarf umso höher – ungefähr doppelt so groß wie die zu beheizende Wohnfläche. Für 100 m² Wohnnutzfläche beträgt der Platzbedarf also 150-200 m².

Das Grundstück, unter dem die Erdwärmekollektoren liegen, sollte allerdings nicht stark bebaut sein. Bebauten Flächen kann die Wärme nämlich wesentlich schlechter entzogen werden. Der Grund dafür liegt darin, dass die oberflächennahe Geothermie hauptsächlich durch Sonneneinstrahlung und zum Teil durch Regenwasser zu Stande kommt.

Bei Erdwärmekollektoren handelt es sich um Kunststoffrohre, die von einem Gemisch aus Frostschutzmittel und Wasser (der sogenannten Sole) durchflossen werden und damit die Wärme des Erdreichs an die Wärmepumpe weiterleiten. Erdwärmepumpen werden daher häufig auch als Sole-Wasser-Wärmepumpen bezeichnet. Erdwärmekollektoren sind in der Anschaffung günstiger als Erdwärmesonden, weshalb du mit Preisen zwischen 2.500 und 4.000 Euro rechnen kannst.

Welche Installateure bieten Wärmepumpen an?

Obwohl Erdwärmepumpen eine verhältnismäßig neue Technologie sind, bieten bereits zahlreiche Installateure den Einbau diverser Wärmepumpe an. Hier eine kleine Auswahl an Installateuren, die laut unseren Recherchen Wärmepumpen im Sortiment haben. (in alphabetischer Reihenfolge sortiert)

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Dominik Knapp

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