Arten von Wärmepumpen

Erdwärmepumpe, Luftwärmepumpe oder Grundwasserwärmepumpe? Was funktioniert wie und welche Untergruppen gibt es?

Es gibt 3 Arten von Wärmepumpen, bei welchen sich jeweils die Quelle, von welcher die Wärme stammt unterscheidet. Auch der benötigte Platzbedarf, die Kosten sowie die Effizienz unterscheiden sich, so dass man sich genau über die Unterschiede informieren sollte, um die individuell bestmöglichste Wahl zu treffen. Innerhalb dieser 3 Arten gibt es dann jeweils auch noch Untergruppen, welche sich deutlich voneinander unterscheiden. Das macht zwar die Auswahl schwerer, erhöht allerdings auch die Wahrscheinlichkeit, dass Sie die perfekt zu Ihnen passende Wärmepumpe finden. Nun zu den verschiedenen Arten:

Erdwärmepumpe: Hier wird die Wärme aus dem Erdreich geholt. Dafür fließt Sole (Salzwasser) durch einen Erdwärmekollektor oder eine Erdwärmesonde. Deshalb werden Erdwärmepumpen auch oft Solewärmepumpen oder Sole-Wasser-Wärmepumpen genannt. Im Erdwärmekollektor/der Erdwärmesonde wird die Sole dann durch die Wärme aus dem Erdreich erwärmt. Der Sole wird die Wärme dann durch den normalen Vorgang einer Wärmepumpe entzogen und nutzbar gemacht. Doch was ist ein Erdwärmekollektor bzw. eine Erdwärmesonde genau und wann sollte man was einsetzen?

Erdwärmesonde

Erdwärmekollektor

• Erdwärmekollektor: Ein Erdwärmekollektor besteht aus vielen Kunststoffrohren, welche horizontal in ca. 1-1,5m tiefe im Erdreich verlegt werden. In diesen Rohren zirkuliert dann die Sole, wobei sie die Wärme aufnimmt, welche sie schließlich in der Wärmepumpe wieder abgibt. Die benötigte Fläche lässt sich grob mit einer Daumenregel schätzen: Die Fläche, welche von Erdwärmekollektoren abgedeckt sein muss, sollte ca. doppelt so groß wie die zu beheizende Wohnfläche sein. Aufgrund der relativen Nähe zur Oberfläche sinkt die Leistung von Erdwärmekollektoren etwas, wenn es kalt wird und der Boden gefriert.
• Erdwärmesonde: Die Erdwärmesonden funktionieren vom Grundprinzip her wie die Erdwärmekollektoren: Erdwärmesonden bestehen aus Rohren, durch die Sole zirkuliert, welche die Wärme aus dem Erdreich aufnimmt und dann an den Verdampfer der Wärmepumpe abgibt. Bei einer Erdwärmesonde wird allerdings nicht ein horizontales Netz von Rohren verwendet. Stattdessen werden tiefe Löcher in das Erdreich gebohrt, worin dann die Rohre vertikal verlegt werden. Diese Löcher sind normalerweise mindestens 50 m tief, können allerdings bis zu fast 400 m tief werden. Die benötigte Tiefe ist abhängig von den Anforderungen an die Wärmepumpe sowie von lokalen Gegebenheiten. Der Vorteil gegenüber den Erdwärmekollektoren liegt hier vor allem in dem sehr viel geringeren Platzbedarf. Da die Rohre vertikal in den Boden gehen, ist der Platzbedarf auf dem Grundstück viel geringer als bei Erdwärmekollektoren. Allerdings ist vor dem Bau zu prüfen, ob Erdwärmesonden in dem jeweiligen Gebiet erlaubt sind, da aufgrund von Gewässerschutzgründen nicht überall Erdwärmesonden erlaubt sind. Auch preislich ist eine solche vertikale Bohrung teurer als eine großflächige, oberflächliche Verteilung von Rohren bei einem Erdwärmekollektorsystem. Ein weiterer Vorteil der Erdwärmesonde ist, dass sie keinen saisonalen Schwankungen unterliegt, da sie im Normalfall so tief im Erdreich ist, dass die Temperatur auch im Winter unverändert bleibt. Ein weiterer positiver Aspekt einer Erdwärmesonde ist, dass eine Erdwärmesonde bis zu 100 Jahre hält. Dies steigert den Wert einer Immobilie für Jahrzehnte.

Luftwärmepumpe: Die Luftwärmepumpe verwendet die Umgebungsluft als Quelle für die Wärme. Die Vorteile bei einer Luftwärmepumpe ist die Unkompliziertheit. Es sind keinerlei Genehmigungen nötig und es gibt keine gebietlichen Einschränkungen wie z.B. bei Erdwärmesonden aufgrund von Gewässerschutzgründen. Auch die Kosten sind normalerweise niedriger, da keine teuren Bohrungen etc. durchgeführt werden müssen. Bei den Luftwärmepumpen gibt es ebenfalls 2 verschiedene Alternativmöglichkeiten:

Luft-Wasser-Wärmepumpe

• Luft-Wasser-Wärmepumpe: Die Luft-Wasser-Wärmepumpe kann sowohl zur Heizung als auch zur Warmwasseraufbereitung eingesetzt werden. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe besteht aus zwei Teilen, einem Ventilator, welcher die Luft aus der Umgebung ansaugt sowie die eigentliche Wärmepumpe. Die vom Ventilator angesaugte Luft gibt dann die Wärme an den Verdampfer ab und wird als kalte Luft wieder abgeleitet. Beim Verdampfer beginnt dann wieder der normale Kreislauf einer Wärmepumpe. Luftwärmepumpen arbeiten dabei bis zu ca. -15°C sehr wirtschaftlich. Bei kälteren Temperaturen unterstützt ein Elektro-Heizstab die Wärmepumpe, so dass Sie auch bei geringeren Temperaturen nicht frieren müssen. Diese Temperaturen werden in Deutschland allerdings meistens nur an sehr wenigen Tage im Jahr erreicht.
• Luft-Luft-Wärmepumpe: Luft-Luft-Wärmepumpen sind vor allem für Niedrigenergiehäuser oder Passivhäuser geeignet. Luft-Luft-Wärmepumpen sind Lüftungssysteme, bei welchen die alte Luft abgeführt wird und gegen neue ausgetauscht wird. Bei diesem Austauschprozess wird durch Wärmerückgewinnungstechniken jedoch der verbrauchten Luft die Wärme entzogen und der frischen Luft zugeführt. Daher ist hier vor allem eine sehr gute Dämmung des Hauses erforderlich, so dass möglichst viel des Luftaustausches über die Wärmepumpe stattfindet und entsprechend viel Wärme zurückgewonnen werden kann. Wichtig ist, dass es sich hierbei nur um eine Rückgewinnungstechnik handelt. Deshalb ist es so wichtig, dass das Haus sehr gut gedämmt ist, da jegliche Luft, welche das Haus nicht durch die Wärmepumpe verlässt einen Energieverlust darstellt, welcher durch die Luft-Luft-Wärmepumpe hätte verhindert werden sollen.

Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Grundwasserwärmepumpe / Wasser-Wasser-Wärmepumpe: Bei der Grundwasserwärmepumpe wird genutzt, dass das Grundwasser, abhängig von der Tiefe, ganzjährig eine Temperatur zwischen 7°C und 10°C hat. Zur Nutzbarmachung werden zwei Brunnen gebohrt. Zum einen benötigt man einen so genannten Saugbrunnen oder auch Förderbrunnen. Dieser fördert das Grundwasser zur Wärmepumpe, wo das Wasser dann die Wärme an den Verdampfer abgibt. Das abgekühlte Wasser wird dann in den zweiten Brunnen, den so genannten Sickerbrunnen oder auch Schluckbrunnen geleitet und somit dem Grundwasser wieder zugeführt. Bei diesem Vorgang kühlt das Wasser um ca. 2°C ab. Der Vorteil hierbei ist, dass die Leistung das ganze Jahr über konstant bleibt. Allerdings muss man genau prüfen, ob es sich lohnt, da die Grundwasserwärmepumpe in der Anschaffung meist die teuerste Variante ist. Dafür hat sie allerdings auch eine konstante Leistung über das ganze Jahr. Außerdem muss geprüft werden, ob es erlaubt ist, da insbesondere in Wasserschutzzonen und Wasserschutzgebieten der Betrieb von Grundwasserwärmepumpen nicht erlaubt ist. Die Eignung hängt z.B. davon ab, wie tief für das Grundwasser gebohrt werden muss und wie die Zusammensetzung des Grundwassers ist. Z.B. darf das Grundwasser nicht viel Eisen oder Mangan beinhalten, da dies die Effektivität der Grundwasserwärmepumpe merklich senken würde. Dadurch ist der Planungsaufwand bei einer Grundwasserwärmepumpe höher, als bei den anderen Wärmepumpenarten, da diese ganzen Informationen und eine Genehmigung eingeholt werden müssen.