Sie möchten Ihr Haus möglichst preisgünstig und nachhaltig heizen? Flächenkollektoren für Erdwärmepumpen bilden eine attraktive Alternative zur tiefen Erdsonde. Durch die flexible, oberflächennahe Installation eignen sich die Wärmepumpe-Kollektoren perfekt für Neubauten und Sanierungen mit unterschiedlichen Platzverhältnissen – während Sie dank der Nutzung erneuerbarer Energie einen wertvollen Beitrag zum Klimaschutz leisten.
Was sind Geothermie-Flächenkollektoren?
Als zentraler Bestandteil von Erdwärmepumpen dienen Geothermie-Flächenkollektoren der Gewinnung von Erdwärme aus oberflächennahen Bodenschichten. Sie bestehen aus schlangen oder kreisförmig verlegten Kunststoffrohren, die in etwa 1,5 Metern Tiefe im Boden verlegt werden. Dabei transportieren die Rohre der Wärmepumpe-Kollektoren ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, die sogenannte Sole, das die im Erdboden gespeicherte Wärme aufnimmt und an die Wärmepumpe im Innenbereich weiterleitet. Im Gegensatz zu Erdwärmesonden, die durch tiefe Bohrungen bis zu 100 m in den Untergrund reichen, nutzen Flächenkollektoren wie der Ringgrabenkollektor die Energie aus der Erdoberfläche . Die Verlegung erfolgt mit üblichen Baggern und ist daher besonders flexibel und kostengünstig.
Arten von Wärmepumpen-Flächenkollektoren
Grabenkollektoren
Grabenkollektoren bestehen aus langen Rohrschlangen und werden in einem oder mehreren parallelen Gräben im Boden verlegt. Sie nutzen eine große Fläche zur Wärmeaufnahme, weshalb sie sich vor allem für weitläufige Grundstücke eigenen. Diese Erdwärmepumpe-Kollektoren bieten eine hohe Energieeffizienz bei vergleichsweise niedrigen Betriebskosten.
Ringgrabenkollektoren
Die Rohre von Ringgrabenkollektoren werden in Schlaufen am Grund eines Grabens platziert, der in der Regel einmal um das Grundstück herum verläuft. Der flexibel anpassbare Ringgrabenkollektor hat eine geringere Größe – und mit den passenden Materialien sowie handwerklichem Geschick können Sie ihn sogar ganz einfach selbst verlegen. Er bietet eine sehr gute Flächenausnutzung bei gleichzeitig einfacher Verlegung.
Spiralkollektoren
Die Rohre von Spiralkollektoren werden spiralförmig sowie vertikal im Boden angeordnet und sorgen für eine gleichmäßige, effektive Wärmeaufnahme über eine größere Fläche. Diese Wärmepumpe-Kollektoren ermöglichen eine hohe Energieausbeute bei relativ geringem Platzbedarf und eignen sich für Grundstücke unterschiedlicher Art. Der relativ hohe Energieentzug erfordert eine genaue Planung.
Erdwärmekörbe
Bei diesen Wärmepumpen-Flächenkollektoren gleicht die Anordnung der Rohre einem Korb. Erdwärmekörbe werden in geringer Tiefe vergraben und verbrauchen dabei nur sehr wenig Platz. Ihre Konstruktion macht die Installation der Körbe schnell und einfach – insbesondere auf kleinen oder schwer zugänglichen Grundstücken.
Der relativ hohe Energieentzug erfordert eine genaue Planung.
Energiezäune
Der Wärmepumpe-Energiezaun stellt eine innovative Variante der Erdwärmegewinnung dar. Dieser Kollektor nutzt die Fläche an Zaun- oder Grundstücksbegrenzungen, indem die Rohre – ohne die Umgebung gravierend zu verändern – entlang eines Zauns verlegt werden. Die platzsparende Lösung ist gerade in städtischen Gebieten eine Möglichkeit, die bestehende Architektur zur Energiegewinnung zu nutzen. Der Energieertrag aus der Umgebungsluft ist jedoch deutlich geringer als aus dem Erdreich. Der relativ hohe Energieentzug erfordert eine genaue Planung.
Oberflächenwasser-Wärmetauscher
Ein Oberflächenwasser-Wärmetauscher nutzt das natürliche Temperaturniveau von Oberflächengewässern wie Teichen, Flüssen oder Seen zur Wärmegewinnung. Dabei werden spezielle Wärmetauscher direkt im Wasser installiert, um eine kontinuierliche und effiziente Energieübertragung zu gewährleisten. Diese innovative Technologie ermöglicht eine besonders umweltfreundliche und platzsparende Lösung, die sich ideal für Grundstücke in der Nähe geeigneter Gewässer eignet. Der Energieertrag ist abhängig von der Wasserqualität und den örtlichen Gegebenheiten.
Effizient & umweltfreundlich: So funktioniert der Kollektor einer Wärmepumpe
Die Erdwärmegewinnung basiert auf einem natürlichen Prinzip: Durch Sonneneinstrahlung und Regenwasser speichert die Erde Wärme, die das ganze Jahr über durch einen Kollektor aufgenommen werden kann.
Die Funktionsweise einer Erdwärmepumpe beginnt mit den sogenannten Geothermie-Kollektoren. Sie bestehen aus Rohrleitungen, die auf unterschiedliche Weise im Boden verlegt und mit einer speziellen Flüssigkeit, der Sole, gefüllt sind. Dieses Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel zirkuliert mittels einer Pumpe durch das Rohrsystem, nimmt die im Erdreich gespeicherte Wärme auf und transportiert diese zur Wärmepumpe. Die Sole überträgt Ihre Wärmeenergie an den Wärmetauscher einer Sole/Wasser Wärmepumpe. Diese hebt die Wärme auf das für die Hausheizung benötigte Temperaturniveau. Eine weitere Pumpe transportiert die Wärme in das Heizungssystem des Gebäudes.Die abgekühlte Sole gelangt danach zurück in den Wärmepumpen-Flächenkollektor und erwärmt sich dort erneut.
Voraussetzungen für die Verlegung von Erdwärmepumpe-Kollektoren
Platzbedarf
Wärmepumpen-Flächenkollektoren benötigen ausreichend Platz im Garten oder auf dem Grundstück. Beispielsweise liegt der Flächenbedarf eines Ringgrabenkollektors für ein Einfamilienhaus mit 8 kW Heizlast bei circa 100 bis 200 Quadratmetern (Umfang von 80 Metern), während vertikal in den Boden eingebrachte Erdwärmekörbe circa 1 bis 2 Quadratmeter pro Korb erfordern. Herkömmliche horizontale Flächenkollektoren erstrecken sich schätzungsweise über das 1,5- bis 3-Fache der zu beheizenden Wohnfläche.
Die Effizienz von Wärmepumpen-Kollektoren hängt stark von der Bodenbeschaffenheit ab. Ideal sind feuchte Lehmböden mit guter Wärmeleitung. Auch die klimatischen Bedingungen beeinflussen die Wärmegewinnung: Je milder die Winter, desto kleiner kann der Kollektor ausgelegt werden.
Genehmigungen
Ob Sie eine Genehmigung für Flächenkollektoren einholen müssen, hängt von verschiedenen Faktoren ab:
- In einigen Bundesländern und Gemeinden kann eine Baugenehmigung erforderlich sein, insbesondere bei großen Anlagen.
- Wenn das Grundwasser betroffen ist oder in bestimmten Wasserschutzgebieten gearbeitet wird, ist eine wasserrechtliche Erlaubnis notwendig.
- Bei Wärmepumpen-Flächenkollektoren müssen die Vorgaben der VDI-Richtlinie 4640 (Thermische Nutzung des Untergrundes) sowie die spezifischen Anforderungen der jeweiligen Bundesländer beachtet werden.
Sie sind sich nicht sicher, ob sich Ihr Grundstück für die Verlegung von Flächenkollektoren eignet? Nutzen Sie unsere kostenlose Wärmepumpenberatung mit einem Installateur in Ihrer Nähe, der Sie unverbindlich über die Möglichkeiten berät.
Jetzt kostenlose Wärmepumpen-Beratung anfragenVor- und Nachteile von Wärmepumpen-Kollektoren
Flächenkollektoren bieten sowohl Vor- als auch Nachteile, die bei der Planung einer Wärmepumpeninstallation berücksichtigt werden sollten. Während sie durch Umweltfreundlichkeit und Effizienz überzeugen, erfordern sie bestimmte Voraussetzungen wie geeignete Bodenbeschaffenheit und ausreichend Platz. Die folgende Tabelle fasst Vor- und Nachteile übersichtlich zusammen.
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| umweltfreundlich durch die Nutzung erneuerbarer Energie | bestimmter Platz muss vorhanden sein, insbesondere bei klassischen Grabenkollektoren |
| niedrige Betriebskosten und geringer Wartungsaufwand | höhere Anfangs-Investition bei Installation der Wärmepumpen-Flächenkollektoren gegenüber Luft/Wasser-Wärmepumpen. |
| lange Lebensdauer von circa 50 Jahren | Boden muss bestimmte Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit aufweisen |
| hohe Energieeffizienz, unabhängig von Temperaturschwankungen | Wärmepumpen-Kollektoren dürfen nicht überbaut werden |
| je nach Art des Kollektors (z. B. Ringgrabenkollektor für Wärmepumpe) maximale Flexibilität bei der Installation | Eingeschränkte Kühlkapazität gegenüber einer Bohrung |
| <a href="https://www.nibe.eu/de-de/support/artikel/waermepumpe-mit-photovoltaik ">Kombination der Wärmepumpe mit Photovoltaik</a>, Kühlung, Poolheizung etc. möglich | |
| Häufig aufgrund der hohen Effizienz mit einem Bonus förderfähig | |
| Schutz vor Witterungseinflüssen durch nicht sichtbare Installation | |
| Kostengünstig gegenüber einer Bohrung |
Flächenkollektoren verlegen: Kosten und Förderungsmöglichkeiten
Im Folgenden erhalten Sie einen Überblick über die geschätzten Kosten inklusive Anschaffung, Installation und Erdarbeiten.
| Art des Wärmepumpenkollektors | Geschätzte Kosten für den Wärmepumpen-Flächenkollektor (ohne Wärmepumpe und Förderung) |
|---|---|
| Grabenkollektoren | ca. 5.000 bis 7.000 € |
| Ringgrabenkollektor | ca. 5.500 bis 7.000 € |
| Erdwärmekörbe | ca. 6.000 bis 12.000 € |
| Spiralkollektoren | ca. 6.000 bis 12.000 € |
| Energiezäune | ca. 200 Euro pro Meter |
Wärmepumpen-Flächenkollektoren bzw. Erdwärmepumpen werden unter bestimmten Umständen gefördert. Bei einer Wärmepumpen-Nachrüstung in Altbauten erhalten Hausbesitzer 30 bis 70 % der Ausgaben über Zuschüsse. Für eine Wärmepumpe im Neubau ist hingegen keine grundsätzliche Förderung vorgesehen. Mehr dazu erfahren Sie in unserem Ratgeber „Förderung für Wärmepumpen“.
Leistungsstark, kompakt, leise: Erdwärmepumpen von NIBE
Die Erdwärmepumpen von NIBE liefern Ihnen natürliche Energie direkt aus dem Erdreich. Sie sind leistungsgeregelt und zeichnen sich dadurch durch einen besonders hohen Wirkungsgrad, eine kompakte Bauweise und niedrige Energiekosten aus. Dank der Herstellung in Modulbauweise sowie innovativer Technologien wie der
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Jetzt kostenlose Wärmepumpen-Beratung anfragenFAQs zu Wärmepumpen-Flächenkollektoren
Wie lange halten Erdwärmekollektoren?
Warum dürfen Erdwärmekollektoren nicht überbaut werden?
Das Überbauen von Erdwärmekollektoren sollte aus energetischen Gründen vermieden werden. Die Oberfläche über den Kollektoren muss unversiegelt sein, damit Regen und Sonneneinstrahlung ungehindert ins Erdreich eindringen können und die Erdwärme effizient gespeichert sowie übertragen wird.
Wie funktionieren die Kollektoren im Winter?
Wie groß muss der Erdkollektor für eine Wärmepumpe sein?
Wie tief muss ein Flächenkollektor sein?
In der Regel werden Flächenkollektoren in einer Tiefe von 1,5 Metern verlegt. Wichtig: Über dem Kollektor sollte keine dichte Bebauung oder Versiegelung erfolgen, damit der Boden von Regen und Sonneneinstrahlung regeneriert werden kann.