Wie alle anderen Wärmepumpen funktioniert auch eine Sole/Wasser-Wärmepumpe nach dem gleichen Prinzip: Zunächst wird dem Erdreich Wärmeenergie entzogen und anschließend auf das Kältemittel übertragen. Dieses verdampft und wird mit einem Kompressor zusätzlich komprimiert. Dadurch erhöht sich nicht nur sein Druck, sondern auch seine Temperatur. Die entstehende Wärme wird von einem Wärmetauscher (Kondensator) aufgenommen und an die Heizungsanlage weitergegeben. Wie dieser Prozess funktioniert, erfahren Sie im Detail im Artikel Funktionsweise der Sole/Wasser-Wärmepumpe.
Die Gewinnung von Erdwärme über eine Erdwärmepumpe kann prinzipiell auf zwei Arten erfolgen: Entweder über Erdkollektoren, die oberflächennah verlegt werden, oder über Erdwärmesonden, die bis zu 100 Meter tief in die Erde eindringen. Wir werden uns in den folgenden Abschnitten beide Versionen ansehen.
Erdwärmekollektoren werden unterirdisch verlegt
Zur Auskopplung der Erdwärme wird ein Rohrsystem horizontal und schlangenförmig unterhalb der Frostgrenze verlegt. Die Tiefe liegt etwa ein bis zwei Meter unter der Rasen- oder Erdoberfläche. Im Rohrsystem zirkuliert ein Solemedium aus frostsicherer Flüssigkeit, das die Wärmeenergie aufnimmt und an den Wärmetauscher weiterleitet. Die Größe der benötigten Kollektorfläche hängt unter anderem vom Wärmebedarf des jeweiligen Gebäudes ab. In der Praxis beträgt sie das 1,5- bis 2-fache der Fläche, die erwärmt werden muss. Erdwärmekollektoren absorbieren Wärmeenergie aus der Nähe der Oberfläche. Die Energie wird durch Sonneneinstrahlung und Regenwasser bereitgestellt. Daher spielt die Bodenbeschaffenheit eine entscheidende Rolle für die Energieausbeute der Kollektoren. Wichtig ist, dass der Bereich über dem Rohrsystem nicht asphaltiert oder bebaut ist. Was bei der Verlegung der Erdwärmekollektoren zu beachten ist, können Sie im Artikel Erdwärmekollektoren für Sole/Wasser-Wärmepumpen nachlesen.
Erdwärmesonden entziehen tieferen Erdschichten Wärme
Eine Alternative zu Erdwärmekollektoren sind Sonden. Mit Hilfe von Bohrlöchern werden die Erdwärmesonden senkrecht oder schräg in die Erde versenkt. Außerdem wird es von einem Solemedium durchströmt, das in einer Tiefe von 40 bis 100 Metern die Erdwärme aufnimmt und an einen Wärmetauscher weitergibt. Ab einer Tiefe von etwa zehn Metern bleibt die Temperatur das ganze Jahr über konstant, sodass Erdwärmesonden auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen effizient arbeiten. Zudem benötigen sie im Vergleich zu Erdwärmekollektoren wenig Platz und können auch im Sommer zur Kühlung genutzt werden. Die Tiefe des Bohrlochs hängt auch vom Wärmebedarf und der Wärmeleitfähigkeit des Bodens ab. Da bei einer Bohrung von bis zu 100 Metern mehrere grundwasserführende Schichten durchdrungen werden, ist für das Bohren von Bohrlöchern stets eine Genehmigung einzuholen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 14. März 2023