Erdwärmepumpen nutzen die im Erdreich gespeicherte Wärme, um Ihr Zuhause effizient zu beheizen. Durch die Nutzung von Geothermie, einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Energiequelle, verwenden sie die konstante Wärme im Boden als Heizenergie. Wärmepumpen mit diesem System sind besonders effektiv, da sie unabhängig von den Außentemperaturen das ganze Jahr über zuverlässig Wärme liefern. Im Folgenden erfahren Sie, wie eine Erdwärmepumpe funktioniert und welche Komponenten den Prozess steuern.
Was ist eine Erdwärmepumpe?
Eine Erdwärmepumpe, auch als Sole/Wasser-Wärmepumpe bekannt, ist ein effizientes Heizsystem, das die in der Erde gespeicherte Energie nutzt, um Wärme für Ihr Zuhause bereitzustellen. Diese Technologie basiert auf Geothermie, bei der die im Erdreich gespeicherte Wärmeenergie zur Heiz- und Warmwasserbereitung verwendet wird. Über Kollektoren, die entweder horizontal im Boden oder vertikal durch Erdsonden verlegt sind, wird die Erdwärme eingefangen. Ein Mix aus Wasser und Frostschutzmittel, die sogenannte Sole, zirkuliert in den Rohrleitungen. Über die Wärmepumpe wird die in der Sole aufgenommene Energie in nutzbare Heizenergie umgewandelt.
Der große Vorteil einer Erdwärmepumpe besteht darin, dass sie unabhängig von den Außentemperaturen das ganze Jahr über eine konstante und zuverlässige Wärmequelle bietet. Dadurch wird nicht nur der CO₂-Ausstoß reduziert, sondern auch die Energiekosten erheblich gesenkt.
Welche Arten von Erdwärmepumpen gibt es und wie funktionieren sie?
Erdwärmepumpen können auf unterschiedliche Weise die Energie aus dem Erdreich nutzen, abhängig von den Gegebenheiten des Grundstücks und den individuellen Heizanforderungen. Im Folgenden werden die gängigsten Arten vorgestellt:
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Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe?
Die Funktionsweise einer Erdwärmepumpe basiert auf der Nutzung der im Erdreich gespeicherten Wärme. Das System besteht aus zwei Hauptkomponenten: dem Kollektorsystem im Außenbereich und der eigentlichen Wärmepumpe im Innenbereich.
- Wärmegewinnung im Erdreich
Das Kollektorsystem, bestehend aus Erdsonden oder Kollektoren, wird im Erdreich verlegt. Eine frostsichere Flüssigkeit (Sole) zirkuliert durch die Rohre und nimmt die im Boden gespeicherte Wärme auf. Diese Wärme stammt im Wesentlichen aus der Sonnenenergie, die das Erdreich konstant erwärmt, auch in den kalten Wintermonaten. - Transport der Wärme zur Wärmepumpe
Die erwärmte Sole wird zur Erdwärmepumpe im Innenbereich des Hauses geleitet. Hier beginnt der eigentliche Heizprozess: Die Sole fließt durch einen Wärmetauscher und überträgt Wärmeenergie an ein verdampfendes Kältemittel. Das Kältemittel wird durch einen Verdichter (Kompressor) angesaugt. - Kompression und Temperaturerhöhung
Im Verdichter wird das Kältemittel unter hohem Druck komprimiert, wodurch die Temperatur stark ansteigt. Diese Wärme wird dann in einem weiteren Wärmetauscher an das Heizungssystem des Hauses – etwa Fußbodenheizungen oder Heizkörper – und an das Warmwassersystem weitergegeben. - Entspannung
Hat das komprimierte Kältemittel seine Wärme an die Heizung abgegeben, strömt es durch ein Drosselventil wieder zurück in den ersten Wärmetauscher. Der Druck wird dabei abgebaut. Der Kreislauf beginnt mit der Aufnahme von Energie aus der Sole von vorn. - Rückführung der Sole
Nachdem die Wärme aus der Sole entzogen wurde, wird die abgekühlte Flüssigkeit wieder in das Erdreich geleitet, wo sie sich erneut aufwärmen kann. Dieser Kreislauf läuft kontinuierlich, sodass das System konstant Wärme liefert.
Dank dieser effizienten Funktionsweise kann eine Erdwärmepumpe sowohl zum Heizen als auch zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden. Dabei bleibt der Energieverbrauch gering, da lediglich der Strom für den Betrieb der Wärmepumpe benötigt wird.
Erdwärmepumpe zum Kühlen einsetzen
Neben der Heizfunktion kann eine Erdwärmepumpe besonders einfach auch zur Kühlung des Hauses in den wärmeren Monaten genutzt werden. Bei dieser sogenannten "passiven Kühlung" wird die konstante Temperatur der Erdsonde, die auch im Sommer vorhanden ist, über eine Umwälzpumpe und einen Wärmetauscher direkt an die Fußbodenheizung weitergeleitet. Das Besondere daran: Die eigentliche Wärmepumpe bleibt dabei außer Betrieb, was diese Art der Kühlung nahezu kostenfrei im Betrieb macht.
Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe im Winter?
Auch in den kalten Wintermonaten arbeitet eine Erdwärmepumpe effizient, da sie die im Erdreich gespeicherte Wärme nutzt, die selbst bei tiefen Außentemperaturen konstant auf einem hohen Temperaturniveau verfügbar ist.
In den tieferen Erdschichten bleibt die Temperatur das ganze Jahr über relativ stabil, in der Regel zwischen 7 und 13 Grad Celsius. Diese konstante Wärme steht der Erdwärmepumpe auch im Winter zur Verfügung. Während Luft-Wärmepumpen bei sinkenden Außentemperaturen etwas an Effizienz verlieren, arbeitet die Erdwärmepumpe unabhängig von der Außentemperatur mit hoher Leistung. Als schwedischer Wärmepumpenhersteller, sind unsere NIBE Wärmepumpen für extreme, winterliche Bedingungen entwickelt worden. In Schweden, wo die Temperaturen oft weit unter den Gefrierpunkt sinken, ist diese Technologie für den Einsatz in besonders kalten Regionen bestens geeignet. Das bedeutet, dass NIBE Erdwärmepumpen selbst bei sehr niedrigen Temperaturen effizient arbeiten und auch mit härtesten Wintern gut zurechtkommen.
Installation einer Erdwärmepumpe: Welche Voraussetzungen müssen erfüllt werden?
Die Installation einer Erdwärmepumpe erfordert einige Voraussetzungen, die je nach Art des Kollektorsystems und den Gegebenheiten des Grundstücks variieren können. Hier sind die wichtigsten Punkte, die bei der Planung berücksichtigt werden sollten:
- Platzbedarf und Bodenbeschaffenheit
Abhängig von der gewählten Art der Erdwärmepumpe sind unterschiedliche Platzverhältnisse erforderlich:
- Erdsonde: Eine vertikale Erdsonde benötigt eine Bohrung, die in der Regel bis zu 100 Meter tief reicht. Dafür ist relativ wenig Platz auf dem Grundstück nötig, allerdings müssen die Bodenbeschaffenheit und behördliche Genehmigungen berücksichtigt werden.
- Flächenkollektor: Für Flächenkollektoren wird eine größere ebene Fläche benötigt, da die Rohre horizontal in etwa 1,5 Metern Tiefe verlegt werden. Ideal ist diese Variante bei ausreichend großem Grundstück.
- Ringgrabenkollektor: Diese Variante erfordert weniger Fläche als der klassische Flächenkollektor, da die Rohre in einem Graben rund um das Grundstück verlegt werden. Der Platzbedarf ist also geringer, und diese Methode kann oft sogar selbst installiert werden.
- Erdwärmekörbe: Diese erfordern eine kleinere Fläche als Flächenkollektoren, da die Körbe vertikal ins Erdreich eingesetzt werden, sind jedoch nicht für alle Bodenarten geeignet.
- Erdsonde: Eine vertikale Erdsonde benötigt eine Bohrung, die in der Regel bis zu 100 Meter tief reicht. Dafür ist relativ wenig Platz auf dem Grundstück nötig, allerdings müssen die Bodenbeschaffenheit und behördliche Genehmigungen berücksichtigt werden.
- Genehmigungen und Bohrungen
Bei der Installation einer Erdwärmepumpe mit Erdsonden oder Bohrungen müssen in vielen Regionen spezielle Genehmigungen eingeholt werden. Die Bohrungen können je nach Bodenbeschaffenheit aufwendig sein und sollten immer von Fachleuten durchgeführt werden. Es empfiehlt sich, vorab alle behördlichen Vorgaben zu prüfen. Dies übernimmt ein qualifiziertes Bohrunternehmen für Sie: Hier finden Sie eine Bohrfirma in Ihrer Nähe - Bestandsgebäude oder Neubau?
Die Installation einer Erdwärmepumpe lässt sich sowohl in Neubauten als auch in Bestandsgebäuden durchführen. Bei Altbauten ist jedoch darauf zu achten, dass das bestehende Heizsystem mit der neuen Technologie kompatibel ist. Besonders bei der Nachrüstung sollte geprüft werden, ob das Heizsystem (z. B. Heizkörper) geeignet ist, um die von der Erdwärmepumpe erzeugte Wärme effizient zu nutzen. - Vorlauftemperatur und Heizsystem
Erdwärmepumpen arbeiten am effizientesten in Verbindung mit Niedertemperatur-Heizsystemen wie Fußbodenheizungen. Diese Systeme benötigen geringere Vorlauftemperaturen, sodass die Wärmepumpe optimal arbeiten kann. Klassische Heizkörper sind ebenfalls nutzbar, erfordern jedoch eine höhere Vorlauftemperatur, was den Wirkungsgrad der Wärmepumpe reduzieren kann.
Leistung und Jahresarbeitszahl von Erdwärmepumpen
Erdwärmepumpen gelten als äußerst effizient, was sich besonders in zwei wichtigen Kennzahlen widerspiegelt: der Jahresarbeitszahl (JAZ) und dem Coefficient of Performance (COP). Die Jahresarbeitszahl (JAZ) beschreibt die Effizienz der Wärmepumpe über ein ganzes Jahr hinweg. Sie gibt an, wie viel Wärme im Verhältnis zur eingesetzten elektrischen Energie erzeugt wird. Eine Erdwärmepumpe mit einer JAZ von 4 wandelt beispielsweise das Vierfache der zugeführten Strommenge in Heizenergie um. In der Praxis erreichen Erdwärmepumpen in der Regel JAZ-Werte zwischen 4 und 5, was sie zu einer sehr sparsamen Lösung für die Heizungs- und Warmwasserbereitung macht.
Der Coefficient of Performance (COP) hingegen misst die momentane Leistung in einem Betriebspunkt der Wärmepumpe unter standardisierten Bedingungen. Ein COP von 5 bedeutet, dass mit einer Kilowattstunde Strom fünf Kilowattstunden Wärmeenergie erzeugt werden.
Dieser Wert zeigt die hohe Effizienz der Erdwärmepumpe, insbesondere im Vergleich zu anderen Wärmepumpenarten wie Luft/Wasser-Wärmepumpen. Da die Temperaturen im Erdreich auch im Winter konstant bleiben, erreichen Erdwärmepumpen in der Regel höhere COP- und JAZ-Werte als Luft/Wasser-Systeme, die bei sinkenden Außentemperaturen an Effizienz verlieren.
Somit tragen Erdwärmepumpen nicht nur zur Senkung der Betriebskosten bei, sondern leisten auch einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung des CO₂-Ausstoßes.
Vorteile und Nachteile einer Erdwärmepumpe
Erdwärmepumpen bieten zahlreiche Vorteile, die sie zu einer attraktiven Wahl für umweltbewusste Hausbesitzer machen. Allerdings gibt es auch einige Aspekte, die bei der Entscheidungsfindung berücksichtigt werden sollten. Im Folgenden sind die wichtigsten Vor- und Nachteile einer Erdwärmepumpe zusammengefasst:
Vorteile
- Hohe Energieeffizienz: Bis zu 80 % der benötigten Energie wird aus dem Erdreich gewonnen, was die Heizkosten deutlich senkt.
- Stabile Leistung: Dank konstanter Bodentemperaturen bleibt die Effizienz das ganze Jahr über hoch, auch im Winter.
- Platzbedarf: Vor allem Erdsonden benötigen wenig Platz und eigenen sich somit für kleinere Grundstücke.
- Umweltfreundlich: Erdwärmepumpen reduzieren den CO₂-Ausstoß erheblich und tragen zum Klimaschutz bei.
- Langlebig: Erdsonden und Kollektoren haben eine Lebensdauer von etwa 50 Jahren und überdauern auch einen Wärmepumpenwechsel.
- Leise und unsichtbar: Da die meisten Komponenten unterirdisch installiert werden, sind Erdwärmepumpen kaum wahrnehmbar und verursachen keine störenden Geräusche.
- Kompatibilität: Erdwärmepumpen können problemlos mit anderen nachhaltigen Technologien wie Photovoltaikanlagen kombiniert werden.
Nachteile:
- Hohe Anschaffungskosten: Die Installation, besonders bei Erdsonden, ist kostspieliger als bei anderen Wärmepumpensystemen.
- Genehmigungen erforderlich: Für die Bohrungen sind in vielen Fällen behördliche Genehmigungen notwendig, was den Planungsprozess verlängern kann.
- Platzbedarf: Für Flächenkollektoren wird eine größere Grundstücksfläche benötigt, was für kleinere Grundstücke ungeeignet sein kann.
- Längere Amortisationszeit: Trotz der Einsparungen bei den Betriebskosten dauert es einige Jahre, bis sich die Anfangsinvestition amortisiert.
Mit welchen Techniken kann die Erdwärmepumpe kombiniert werden?
Erdwärmepumpen lassen sich ideal mit anderen nachhaltigen Technologien kombinieren, um die Energieeffizienz noch weiter zu steigern und die Betriebskosten zu senken. Hier sind einige der gängigsten und effektivsten Kombinationsmöglichkeiten:
Kosten einer Erdwärmepumpe im Vergleich zu anderen Wärmepumpentypen
Die Kosten einer Erdwärmepumpe sind im Vergleich zu Luft/Wasser-Wärmepumpen höher, vor allem aufgrund der notwendigen Erdarbeiten wie Bohrungen oder der Verlegung von Kollektoren. Die Kosten für eine Erdwärmepumpe variieren je nach Art des Kollektorsystems und den individuellen Gegebenheiten. Hier eine Übersicht der durchschnittlichen Kosten für verschiedene Wärmepumpenarten:
| Art der Wärmepumpe | Durchschnittliche Anschaffungskosten |
|---|---|
| Sole/Wasser-Wärmepumpe (Erdsonde) | 34.500 |
| Sole/Wasser-Wärmepumpe (Ringgrabenkollektor) | 26.500 |
| Sole/Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmekörbe) | 26.500 |
| Wasser/Wasser-Wärmepumpe | 33.000 |
| SPLIT Luft/Wasser-Wärmepumpe | 16.000 |
| Luft/Wasser-Wärmepumpe NIBE S2125 | 27.500 |
| Abluft-Wärmepumpe | 25.500 |
Trotz der höheren Investitionskosten amortisiert sich eine Erdwärmepumpe meist nach einigen Jahren aufgrund der geringeren Betriebskosten.
Kostenlose Wärmepumpen-Beratung anfragen »Förderungsmöglichkeiten für Erdwärmepumpen
Der Einbau einer Erdwärmepumpe wird durch verschiedene staatliche Programme gefördert. Die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) bietet Zuschüsse von mindestens 30 % der förderfähigen Kosten, die je nach Effizienzstandard auf bis zu 50 % ansteigen können. Darüber hinaus gibt es einen Effizienzbonus von 5 %. Insgesamt sind Förderungen von bis zu 70 % der Investitionskosten möglich. Detaillierte Informationen finden Sie in unserem Artikel “Förderung von Wärmepumpen”.
Wann lohnt sich eine Erdwärmepumpe?
Eine Erdwärmepumpe lohnt sich besonders in gut isolierten Neubauten oder bei energetisch sanierten Altbauten. Wärmepumpen in Neubauten, die nach modernen Energiestandards gebaut werden, spielen ihre Vorteile besonders aus. Auch bei Wärmepumpenmodernisierungen in Altbauten kann sich die Investition durch die Einsparungen bei den Heizkosten schnell amortisieren. Besonders in kalten Regionen bietet die konstante Leistung der Erdwärmepumpe Vorteile gegenüber anderen Heizsystemen.
Erdwärmepumpen von NIBE
NIBE bietet eine breite Auswahl an Erdwärmepumpen, die sowohl für Neubauten als auch für Sanierungsprojekte geeignet sind. Mit innovativen Technologien wie der Smart Price Adaption und der Möglichkeit, Wärmepumpen mit Photovoltaikanlagen zu kombinieren, ermöglichen NIBE Systeme nicht nur effizientes Heizen, sondern auch nachhaltige Energienutzung.
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NIBE S1256 PC
NIBE S1156 PC
