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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 über Erdsonden, die bis zu 100 Meter tief in die Erde vordringen, gewinnen.

Bei Arnd Peiffer im Tegernseer Tal

Perfektion passt zu Peiffer. Keine Frage, dass der Biathlet für die Planung und den Einbau einer innovativen Technik – Wärmepumpe, Photovoltaik und Stromspeicher – zur Energieversorgung seines neuen Zuhauses seinen Partner Viessmann hinzugezogen hat.

Erdsonden gewinnen Wärme aus tieferen Erdschichten

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. 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 attraktiven Förderungen sind die Vorteile einer Sole/Wasser-Wärmepumpe zahlreich. Sie lassen sich grob in ökologische und ökonomische Vorzüge aufteilen:

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.

Eine Investition in eine Erdwärmepumpe bedeutet zugleich eine Investition in die Zukunft. Denn 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 angestrebten Klimaziele 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. 

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
  • Förderungen

Sole/Wasser-Wärmepumpen für gewerbliche 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.

 

Vitocal 300-G

Vitocal 350-G

Nenn-Wärmeleistung

einstufig: 21,2 bis 42,8 kW; zweistufig: 42,4 bis 85,6 kW,

20,5 bis 84,6 kW

Einsatzbereich

Mehrfamilienhaus, Gewerbe, Kommunen, Neubau und Modernisierung

Einfamilienhaus, Zweifamilienhaus, Mehrfamilienhaus, Gewerbe, Kommunen, Neubau und Modernisierung

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