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Erdwärmetauscher für Lüftung und Wärmepumpe
Lüftungsanlagen und Wärmepumpen benötigen viel Energie, um die kalte Winterluft vorzuwärmen. Mit einem Erdwärmetauscher muss das nicht sein. Denn dabei handelt es sich um ein langes, unterirdisch verlegtes Rohr. Strömt Außenluft durch dieses hindurch, nimmt sie kostenfreie Energie aus dem Erdreich auf. Sie strömt mit höheren Temperaturen ins Haus und sorgt für einen effizienteren Betrieb von Lüftungsanlagen und Wärmepumpen. Wir erklären, wie ein Erdwärmetauscher aufgebaut ist und welche Alternativen es gibt.
Die Themen im Überblick
Erdwärmetauscher: Aufbau, Funktion und Besonderheiten
Der Luft-Erdwärmetauscher (kurz: LEWT oder EWT) ist ein langes Rohr, das in einer Tiefe von 1,5 bis 2,0 Metern durch das Erdreich führt. Es ist im Außenbereich mit einem sogenannten Luftansaugturm verbunden und führt in der Regel zum Zentralgerät der kontrollierten Wohnungslüftung im Haus. Nimmt dieses seinen Betrieb auf, saugt es mithilfe eines Ventilators frische Außenluft über den Ansaugturm an. Die Luft strömt durch den Erdwärmetauscher und tritt erst dann in das Lüftungsgerät ein.
Höhere Temperaturen im Winter, niedrigere im Sommer
Während die Außenluft durch den Erdwärmetauscher strömt, nimmt sie Energie aus dem umliegenden Erdreich auf. Selbst an sehr kalten Tagen lässt sich die frische Luft so auf etwa null Grad Celsius vorwärmen. Die Wärmerückgewinnung nutzt dann die Energie der verbrauchten Abluft, um die frische Zuluft ohne zusätzliche Energiekosten auf 17 bis 18 Grad vorzuwärmen. Anders im Sommer: Hier nimmt das Erdreich thermische Energie der warmen Außenluft auf. Die Luft kühlt sich an sehr heißen Tagen auf etwa 20 Grad Celsius ab und bringt keine zusätzliche Wärme in das Haus. Das sorgt für einen hohen Komfort und niedrigere Kühlkosten.
Erdwärmetauscher für Lüftungsanlagen und Wärmepumpen
Grundsätzlich sind Erdwärmetauscher nicht nur für Lüftungsanlagen geeignet. Sie versorgen auch Luft-Wärmepumpen mit wärmerer Luft. Das senkt die Differenz zur benötigten Heizwassertemperatur und sorgt für eine höhere Jahresarbeitszahl. Die Wärmepumpe verbraucht dadurch weniger Strom und arbeitet sparsamer. Außerdem kann in der Regel auf die kostenintensive Enteisung verzichtet werden. Diese ist bei herkömmlichen Anlagen erforderlich, da Kondensat am Verdampfer gefrieren könnte.
Geeignete Rohrmaterialien und wichtige Verlegehinweise
Damit die Luft viel Wärme aus dem Erdreich aufnehmen kann, müssen die Wandungen des Erdwärmetauschers einen niedrigen Wärmedurchlasswiderstand aufweisen. Geeignet sind zum Beispiel dünnwandige Kunststoffrohre aus Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP). Die Oberflächen und Verbindungsstellen müssen besonders glatt sein. Denn nur so lassen sich die Druckverluste der hindurchströmenden Luft auf ein Minimum reduzieren. Da es beim Einströmen feuchtwarmer Sommerluft auch zur Kondensation kommt, sind Erdwärmetauscher mit Gefälle zu verlegen. Das Tauwasser kann so vom Luftansaugturm bis zur Hauseinführung ablaufen, wo es über ein Rohr und einen Siphon aus der Leitung austritt.
Bypass zur Umschaltung auf Außenluft in der Übergangszeit
Im Frühling und im Herbst arbeiten Lüftungsanlagen auch mit Außenluft, die nicht durch den Erdwärmetauscher ins Haus strömt. Das spart Strom für den Ventilator und sorgt für sinkende Energiekosten. Die Umschaltung vom Erdwärmetauscher auf den Außenluftanschluss in der Fassade lässt sich dabei mit einer Bypassklappe realisieren. Diese arbeitet automatisch und reagiert zum Beispiel auf die Temperaturen der Außenluft.
Erdwärmetauscher: Kosten sind individuell zu bestimmen
Wie viel ein Erdwärmetauscher kosten kann, hängt grundsätzlich von den örtlichen Gegebenheiten ab. Dabei spielen Faktoren wie die Länge der Kunststoffrohre, die Verlegetiefe und die Beschaffenheit des Bodens eine wichtige Rolle. Für die Technik können Hausbesitzer dabei mit 1.500 bis 2.500 Euro rechnen. Hinzu kommen Kosten für Erdarbeiten, die sich in der Regel auch selbst erledigen lassen.
Vorteile und Nachteile der Erdwärmetauscher im Vergleich
Erdwärmetauscher für Lüftungsanlagen und Wärmepumpen heizen die kalte Außenluft im Winter gratis vor. Sie sorgen für eine höhere Effizienz der nachfolgenden Geräte und senken somit die Energiekosten. Im Sommer kühlen die Anlagen heiße Außenluft auf etwa 20 Grad herunter. Das mindert den Wärmeeintrag in das Gebäude und sorgt für einen höheren Wohnkomfort. Auch die Kosten der Kühlung sinken, sofern dabei eine Klimaanlage zum Einsatz kommt. Nachteilig sind die zusätzlichen Kosten für die Technik. Auf dem Grundstück muss ausreichend Platz vorhanden sein und die Kanäle sind fachgerecht im Erdreich zu verlegen. Andernfalls könnte das anfallende Kondensat bei Lüftungsanlagen zu hygienischen Problemen führen. Die folgende Tabelle zeigt die Vor- und Nachteile der Luft-Erdwärmetauscher im Vergleich.
| VORTEILE | NACHTEILE |
|---|---|
| Vorwärmen der kalten Winterluft ohne zusätzliche Heizkosten | zusätzliche Anschaffungskosten (Wirtschaftlichkeit ist individuell zu berechnen) |
| höhere Effizienz von Lüftungsanlagen und Wärmepumpen | Platz auf dem Grundstück muss vorhanden sein |
| Herunterkühlen der heißen Außenluft im Sommer | hygienische Probleme bei nicht fachgerecht verlegten Erdleitungen für eine Lüftungsanlage |
| sinkende Kosten für Heizung und Kühlung |
Alternativen: Luftbrunnen und Solar-Luft-Kollektoren
Neben dem Luft-Erdwärmetauscher gibt es auch weitere Möglichkeiten, die Außenluft ohne zusätzliche Heizkosten vorzuwärmen. So können Hausbesitzer zum Beispiel einen Luftbrunnen bauen oder Solar-Luft-Kollektoren am Haus anbringen. Wie die Systeme funktionieren, zeigt die folgende Tabelle.
| SYSTEM | BESCHREIBUNG |
|---|---|
| Luftbrunnen | Bei einem Luftbrunnen handelt es sich um einen tiefen, mit Kies aufgefüllten Graben. In diesem befindet sich ein Schacht, über den Lüftungsanlagen Außenluft ansaugen können. Bevor diese in das Haus einströmt, muss sie allerdings das Kiesbett durchdringen. Das führt im Winter zur Vorwärmung sowie zur Vorreinigung der Außenluft. Im Sommer gibt die Luft wie im Erdwärmetauscher Wärme an das Erdreich ab. Sie kühlt sich herunter und trägt weniger Wärme in das Haus ein. |
| Solar-Luft-Kollektor (auch Warmluftkollektor) | Ein Solar-Luft-Kollektor gleicht dem Prinzip konventioneller Solarkollektoren. Er besteht aus einem isolierten und mit einer schützenden Platte abgedeckten Kasten. Im Inneren befindet sich ein dunkler Absorber, dessen Temperatur bei Sonneneinstrahlung steigt. Vorbeiströmende Luft nimmt die Wärme auf und gelangt dann vorgewärmt in das Haus. Im Gegensatz zu Luftbrunnen oder Luft-Erdwärmetauschern funktionieren Warmluftkollektoren allerdings nur, wenn die Sonne scheint. Außerdem können sie die Luft im Sommer nicht kühlen. |
Übrigens: Nach einem ähnlichen Prinzip arbeiten auch Sole-Erdwärmetauscher. Diese bestehen jedoch aus schlankeren Rohrleitungen, die mit einem Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel (Sole) gefüllt sind. Die Sole zirkuliert dabei durch die unterirdisch verlegten Leitungen und nimmt thermische Energie auf. Diese überträgt sie anschließend über den Verdampfer einer Sole-Wärmepumpe auf das Heizsystem. Im Sommer lässt sich das System auch zum Temperieren der Wohnräume nutzen.
Fazit von Alexander Rosenkranz
Der Luft-Erdwärmetauscher ist ein Rohr, das Außenluft durch das Erdreich führt. Während die Luft im Winter kostenfreie Erdwärme aufnimmt, gibt sie im Sommer überschüssige Energie an das Erdreich ab. Sie strömt im Winter mit höheren Temperaturen in das Haus und senkt die Energiekosten. Im Sommer strömt die Außenluft mit niedrigeren Temperaturen herein, was die Kühlung unterstützt.
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