Wärmepumpen sind effizient. Denn sie nutzen elektrischen Strom, um Wärme aus der Umwelt zu veredeln. Doch nicht jede Technik passt für jede Anwendung. Deshalb muss man die Vorteile und die Fallstricke der verschiedenen Systeme im Blick haben.
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Irgendwoher muss die Energie kommen, damit das Arbeitsmittel im Arbeitskreis der Wärmepumpe verdampfen kann. Bei Luft-Wärmepumpen nutzt man die Temperaturen der Außenluft. Einleuchtend: Je wärmer es draußen ist, desto besser verdampft das Arbeitsmittel.
Luftaggregate schwächeln am Gefrierpunkt!
Das bedeutet auch: Spätestens bei null Grad Celsius haben solche Wärmepumpen große Probleme, ein modernes Wohngebäude zu heizen. Dann braucht man einen zweiten (bivalenten) Wärmeerzeuger, der an besonders kalten und knackigen Tagen einspringt. Das kann ein Gasbrenner sein, oder aber – viel besser – eine zweite Wärmepumpe, die ihre Energie aus der Erde holt.
Starke Arbeitspferde nutzen Erdwärme!
Die Erde stellt Energie auf mehreren Wegen bereit. Unterhalb der Frostgrenze von rund 1,5 Metern wirkt sich im Winter die Sonnenwärme aus, die der Boden während der warmen Monate gespeichert hat. Diese Energie kann man mit großflächigen Absorbern oder sogenannten Erdkörben anzapfen. Dazu werden Gräben ins Grundstück gefräst und PE-Rohre verlegt, in denen eine frostgeschützte Sole kreist. Je länger der Winter dauert, desto mehr Wärme wird dem Boden entzogen.
Teure Bohrungen oder flache Absorber?
Die zweite Variante sind Erdbohrungen, mit denen die Wärmepumpe ihre Energie aus tieferen Erdschichten holt. In 30, 40 oder gar hundert Metern Tiefe ist die Temperatur weitgehend unabhängig von der Sonne, dort wirkt sich der geothermische Wärmestrom aus dem Erdinnern aus.
Braucht eine Wärmepumpe viel Energie, wird man den Solekreis an solche Bohrungen anschließen. Oder man zapft eine Grundwasserader an, etwa durch spezielle Brunnen (offenes System) oder Soleleitungen (geschlossenes System). Das Grundwasser hat ganzjährig zwischen acht und zehn Grad Celsius. Das ist ideal, um hohe Leistungen aus der Wärmepumpe zu ziehen.
Dann ist der Garten hin …
Die Nachteile: Für oberflächennahe Erdwärmeabsorber muss man das Grundstück umpflügen, der schöne Garten ist dann passé. Tiefreichende Erdbohrungen sind teuer, zudem bedürfen sie der Genehmigung durch Geologen und Wasserämter. Gleiches gilt für Wärmepumpen am Grundwasser. Deshalb ist genau abzuwägen, welche Variante wirtschaftlich ist. Denn im Betrieb verursachen Wärmepumpen in der Regel nur geringe Kosten.
Der unschlagbare Vorteil: Erdwärmepumpen können pro Kilowattstunde Antriebsstrom bis zu sechs oder gar sieben Kilowattstunden Wärme erzeugen. Luftgeführte Wärmepumpen schaffen nur drei bis 3,5 Kilowattstunden.
Grundwasser liefert hohe Leistungen!
Besonders hohe Leistungen kann man erzielen, wenn sich die Wärmepumpe aus dem Grundwasser bedient. Denn dort stehen sommers wie winters rund acht Grad Celsius zur Verfügung. Allerdings sind solche Anwendungen nur die Ausnahme, weil der Griff ins Grundwasser nicht ganz einfach ist und meist keine Option darstellt.
Denn man braucht dafür wasserrechtliche Genehmigungen und Analysen, zudem sind zwei Brunnen notwendig: Einer, um das Wasser an den Verdampfer der Wärmepumpe zu bringen (Förderbrunnen), und einer, um es wieder in die Wasserader zurück zu führen (Schluckbrunnen). Eleganter sind solegeführte Wärmepumpen, die sich in der Wasserader nur thermisch bedienen, ohne Wasser zu entnehmen. Wasser-Wasser-Wärmepumpen erreichen in der Regel sehr hohe Jahresarbeitszahlen und Effizienz, bedeuten aber wegen des baulichen Aufwands keine kleine Investition. (Heiko Schwarzburger)
