Zu den wesentlichen Vorteilen einer Sole-Wasser-Pumpe gehört die Tatsache, dass die Wärmequelle quasi kostenfrei zur Verfügung steht. Lediglich der Antriebsstrom für den Verdichter muss noch bezogen werden. Hierbei bietet sich die Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage an, welche die Sonneneinstrahlung in den benötigten Strom umwandelt. Die nahezu unendliche Wärmequelle trägt ferner dazu bei, dass der Rohstoffpreis weder wirtschaftlichen noch politischen Schwankungen unterliegt. Anlagenbesitzer sind dadurch deutlich unabhängiger von ihrem Brennstoffanbieter. Eine Erdwärmepumpe lässt sich sowohl monovalent als auch bivalent wirtschaftlich betreiben. Das bedeutet, dass im verwendeten Heizsystem entweder ein oder zwei verschiedene Wärmeerzeuger für die Heizungswärme und/oder das Warmwasser zuständig sind.
Sole-Wasser-Wärmepumpen gewinnen Energie aus dem Erdreich
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Die Erde ist ein riesiger, nahezu unerschöpflicher Wärmespeicher und gleichzeitig eine der wichtigsten Wärmequellen überhaupt. Ab einer bestimmten Tiefe hat das Erdreich eine Grundtemperatur von etwa zehn Grad Celsius. Im Vergleich zur Umgebungsluft ist die Temperatur sehr konstant. Das bedeutet, auch wenn die obere Erdschicht vereist ist, können Erdwärmepumpen weiterhin effizient arbeiten, da der Unterschied zwischen der Wärmequelle und der Vorlauftemperatur auch im Winter verhältnismäßig gering bleibt.
Die Funktionsweise einer Sole-Wasser-Wärmepumpe
Wie alle anderen Wärmepumpen funktioniert eine Sole-Wasser-Wärmepumpe nach dem gleichen Prinzip: Zunächst wird thermische Energie aus dem Erdreich gewonnen und anschließend zum Kältemittel geleitet. Dieses verdampft und wird zusätzlich mithilfe eines Verdichters komprimiert. Dabei erhöht sich nicht nur der Druck, sondern auch seine Temperatur. Die dabei entstehende Wärme wird von einem Wärmetauscher (Verflüssiger) aufgenommen und an das Heizsystem weitergeleitet. Wie dieser Prozess im Detail aussieht, erklärt der Artikel Funktionsweise der Sole-Wasser-Wärmepumpe.
Die Erdwärme lässt sich grundsätzlich via Erdwärmepumpe auf zwei Arten gewinnen: entweder über Erdkollektoren, die oberflächennah verlegt werden oder über Erdsonden, die bis zu 100 Meter tief in die Erde vordringen. Beide Varianten stellen wir Ihnen in den nächsten Abschnitten vor.
Bei Arnd Peiffer im Tegernseer Tal
Erdkollektoren werden unterirdisch verlegt
Für die Gewinnung der Erdwärme wird ein Rohrsystem waagerecht und schlangenförmig unterhalb der Frostgrenze verlegt. Die Tiefe beträgt etwa ein bis zwei Meter unter der Rasen- oder Erdoberfläche. Im Rohrsystem zirkuliert eine Sole aus frostsicherer Flüssigkeit, welche die thermische Energie aufnimmt und an den Wärmetauscher übergibt. Wie groß die benötigte Kollektorfläche sein muss, hängt unter anderem vom Heizbedarf des betreffenden Gebäudes ab. In der Praxis beträgt sie das 1,5- bis 2-fache der zu beheizenden Fläche. Erdkollektoren nehmen Wärmeenergie aus dem oberflächennahen Bereich auf. Die Energie wird durch Sonneneinstrahlung und Regenwasser bereitgestellt. Daher spielt die Bodenbeschaffenheit für den Energieertrag der Kollektoren eine entscheidende Rolle. Wichtig ist, dass die Fläche über dem Rohrsystem nicht asphaltiert oder zugebaut wird. Worauf beim Verlegen der Erdkollektoren noch geachtet werden muss, lesen Sie im Artikel Erdkollektoren für Sole-Wasser-Wärmepumpen.
Sole-Wasser-Wärmepumpe
[1] Vitocal Sole/Wasser-Wärmepumpe
[2] Speicher-Wassererwärmer
[3] Heizwasser-Pufferspeicher
Erdsonden gewinnen Wärme aus tieferen Erdschichten
Eine Alternative zu Erdkollektoren sind Erdsonden. Mithilfe von Bohrungen werden die Erdsonden vertikal oder schräg in die Erde eingelassen. Auch sie durchfließt eine Sole, die in einer Tiefe von 40 bis 100 Metern die Erdwärme aufnimmt und sie an einen Wärmetauscher weitergibt. Da ab einer Tiefe von etwa zehn Metern die Temperatur das ganze Jahr über konstant bleibt, arbeiten Erdsonden auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen effizient. Sie benötigen im Vergleich zu Erdkollektoren zudem nur wenig Platz und können auch im Sommer hervorragend zum Kühlen verwendet werden. Wie tief die Bohrung sein muss, hängt auch hier vom Heizbedarf und von der Wärmeleitfähigkeit des Bodens ab. Da bei einer Bohrung bis zu 100 Metern mehrere grundwasserführende Schichten durchbrochen werden, sind für Erdbohrungen immer Genehmigungen einzuholen.
Wärme aus dem Erdreich (Sonde)
[1] Vitocal Wärmepumpe
[2] Speicher-Wassererwärmer
[3] Heizwasser-Pufferspeicher
Vorteile der Sole-Wasser-Wärmepumpe
Es gibt viele Möglichkeiten, Gutes mit Gutem zu verbinden. Eine davon ist der Betrieb einer Sole-Wasser-Wärmepumpe. Denn sie nutzt die Geothermie auf sehr effiziente Art und Weise. Unter Geothermie ist die unterhalb der Erdoberfläche vorhandene Wärmeenergie zu verstehen, die als Wärmequelle für eine Erdwärmepumpe infrage kommt. Neben den attraktiven Förderprogrammen vom Staat sind die Vorteile einer Sole-Wasser-Wärmepumpe sehr zahlreich. Sie lassen sich grob in ökologische und ökonomische Vorzüge aufteilen:
Eine Investition in eine Erdwärmepumpe bedeutet zugleich eine Investition in die Zukunft. Denn die Erdkollektoren und Erdsonden haben eine sehr lange Lebensdauer. Die Geräte sind zudem äußerst wartungsarm, da nur wenige bewegliche Komponenten verbaut werden. Die Planung und die Installation erfolgen in der Regel durch einen Fachbetrieb, sodass ein sicherer Betrieb von Beginn an gewährleistet ist.
In warmen Sommermonaten lässt sich eine Sole-Wasser-Wärmepumpe auch zum Temperieren nutzen. Dabei wird die Wärme des Raumes über die Fußbodenheizung an das Erdsondensystem abgegeben. Gleichzeitig speichert das Erdreich diese Wärme und kann sie in der folgenden Heizperiode abrufen. In diesem Betrieb laufen lediglich die Umwälzpumpe und die Regelung, wodurch Natural Cooling eine energiesparende und kostengünstige Methode zur Gebäudekühlung darstellt. Wie dieser Vorgang im Detail aussieht, erklärt der Abschnitt Natural und Active Cooling.
Neben den wirtschaftlichen Vorteilen sprechen vor allem viele ökologische Gründe für den Betrieb einer Erdwärmepumpe. Denn die zum Heizen notwendige Energie ist zum einen klimafreundlich und zum anderen direkt auf dem eigenen Grundstück vorhanden. Lange und CO₂-intensive Transportwege entfallen komplett. Die Nutzung der Erdwärme bedeutet zugleich eine Reduzierung der schädlichen CO₂-Emission. Gegenüber dem Betrieb einer Gas- oder Ölheizung gelangen dadurch bis zu 90 Prozent weniger Abgase in die Ozonschicht.
Der Betrieb einer Sole-Wasser-Wärmepumpe bewirkt neben den bereits erwähnten Vorteilen noch etwas Positives: Experten sehen darin ein großes Potenzial, die von der Bundesregierung angestrebten Klimaziele doch noch zu erreichen. Das Schlagwort dabei lautet Sektorkopplung, also die Zusammenlegung von Strom- und Wärmemarkt. Der Hintergrund dieser Vision ist der immer größer werdende Anteil an sauberem Strom. Wind- und Photovoltaik-Anlagen produzieren schon heute so viel elektrische Energie, dass sie zwischendurch abgeschaltet werden müssen, um das Stromnetz nicht zu destabilisieren. Diesen Überschussstrom mithilfe von Wärmepumpen zu nutzen, ist das große Vorhaben vieler Experten.
Die Nutzung einer Erdwärmepumpe von Viessmann bietet zahlreiche Vorteile. Zu den wichtigsten gehören:
- Kostenfreie Wärmequelle, die zu jeder Tageszeit zur Verfügung steht
- Betrieb dank konstant hoher Temperatur auch im Winter effizient
- Lässt sich im Sommer zum Natural Cooling nutzen
- Reduktion der CO₂-Emission
- Hohe staatliche Fördermittel
Sole/Wasser-Wärmepumpen für gewerbliche und kommunale Nutzung
Sole/Wasser-Wärmepumpen nutzen das Erdreich als primäre Energiequelle. Dies geschieht mit Erdkollektoren oder Erdsonden, die in die Erde eingebracht werden, um die dort vorhandene Wärme zu gewinnen. Die Sole/Wasser-Wärmepumpen für den gewerblichen und kommunalen Einsatz zeichnen sich besonders durch ihre Umweltfreundlichkeit aus und senken die Kosten für die Erzeugung von Heizenergie und Brauchwasser deutlich.
