Die Sole-Wasser-Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe funktioniert mit Energiequellen, die kostenfrei zur Verfügung stehen. Wasser, Luft und Erde sind die Elemente, die in die Wärmepumpentechnik einfließen und als erneuerbare Energien die Unabhängigkeit von den fossilen und begrenzten Brennstoffen wie Öl und Gas kontinuierlich steigern. Eine der Systemvarianten ist die Sole-Wasser-Wärmepumpe, die auch als Erdwärmepumpe bezeichnet und mit der Wärme aus dem Erdreich gewonnen wird.

Wärmepumpe Sole-Wasser: Wärmegewinnung aus dem Erdreich

Die Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Erdwärme, die sich als Wärmelieferant eignet, da das Erdreich ein hervorragender Wärmespeicher ist. Das ganze Jahr über liegen die Temperaturen zwischen 7 und 13 Grad Celsius. Das gilt auch für die kalte Jahreszeit, selbst wenn die obere Erdschicht vereist. Die tieferen Regionen bleiben davon unberührt, sodass die Funktionsfähigkeit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe nicht gefährdet wird. Wahlweise stehen für die Wärmegewinnung aus dem Erdreich zwei Varianten zur Verfügung: Durch in das Erdreich eingelassene Erdsonden oder durch Erdkollektoren.

Funktionsweise einer Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Sonde

Erdsonden: Wärmegewinnung aus tieferen Erdschichten

Erdsonden werden bis zu einer Tiefe von 40 bis 100 Metern in das Erdreich verbracht, weshalb der Platzbedarf vergleichsweise gering ist. Die Sonden werden durch eine Bohrung vertikal in die Erde eingelassen. In seltenen Fällen erfolgt eine tiefere Bohrung, die jedoch einer Zulassung durch die Bergbehörde bedarf. Grundsätzlich unterliegen Tiefenbohrungen für Erdsonden bergrechtlichen Bestimmungen und müssen nach § 127 BbergG (Bundesberggesetz) der zuständigen Bergbehörde gemeldet werden. Die Tiefenbohrung für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe erfordert außerdem einen hydrogeologisch einwandfreien Standort. Das bedeutet, dass er den Vorgaben nach dem Wasserhaushaltsgesetz genügen muss. Eine Genehmigung durch die untere Wasserbehörde wird nicht erteilt, wenn durch die Bohrarbeiten für die Wärmepumpe Sole-Wasser das Grundwasser gefährdet wird.

Erdkollektoren: Wärme aus der oberflächennahen Erdschicht

Im Gegensatz zu Erdsonden sind Erdkollektoren horizontal und großflächig angeordnet. Sie werden in einer Tiefe von mindestens 0,8 bis 1,5 Metern schlangenförmig im Erdboden verlegt, also unterhalb der Frostgrenze, um ein Einfrieren in der kalten Jahreszeit zu vermeiden. Der Abstand zwischen den einzelnen Rohren beträgt 0,6 bis 0,8 Meter. Diese großflächige Variante der Sole-Wasser-Wärmepumpe hat einen Platzbedarf, der sich an der Größe der zu beheizenden Fläche orientiert. Als Faustformel für die Berechnung der Fläche für Erdkollektoren wird die beheizende Quadratmeterfläche verdoppelt.

Das Funktionsprinzip einer Sole-Wasser-Wärmepumpe

Die Sole-Wasser-Wärmepumpe basiert auf einem Kreislauf. Um das Heizsystem zu erhitzen, entzieht die Erdwärmepumpe dem Erdreich über Erdsonden oder Erdkollektoren Wärme, die mit einem Gemisch aus Sole und Wasser zum Verdampfer geleitet wird. Mit Hilfe eines elektrischen Antriebs wird das niedrigere Temperaturniveau auf ein höheres Niveau angehoben. Um die Wärmeenergie durch das System zu transportieren, zirkuliert ein Kältemittel, das die Wärmeenergie von der Sole-Wasser-Wärmepumpe zur Heizung und zurück befördert. Das bedeutet, dass sich das Kältemittel durch die Aufnahme der Wärmeenergie erwärmt.

Funktionsweise einer Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Kollektor

Über einen Verdichter wird es komprimiert, sodass Druck entsteht und die Temperatur weiter ansteigt. Das erwärmte Kältemittel, das durch die Erwärmung gasförmig wird, gelangt zu einem Wärmetauscher und gibt die Wärmeenergie an die Heizung ab. Durch diesen Vorgang kühlt sich das Kältemittel wieder ab und verändert seinen Aggregatzustand erneut und wird wieder flüssig. Über ein Expansionsventil wird der durch die Erwärmung angestiegene Druck in der Sole-Wasser-Wärmepumpe kontrolliert reduziert. Das Kältemittel wird nun zum Verdampfer transportiert. Das Kältemittel nimmt Wärme aus dem Boden auf, und der Kreislauf beginnt von Neuem.

Die Vorteile und Nachteile einer Sole-Wasser-Wärmepumpe

Im Vergleich zu anderen Typen der Wärmepumpe, der Luft-Wärmepumpe oder der Wasser-Wasser-Wärmepumpe, verfügt die Sole-Wasser-Wärmepumpe über einige Vor- und Nachteile:

• Ein wichtiger Vorteil ist, dass die Sole-Wasser-Wärmepumpe die Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen wie Gas und Öl unterstützt.
• Die Erdwärme als Energiequelle bietet ein enormes Nutzungspotenzial und steht unbegrenzt zu jeder Tages- und Nachtzeit sowie bei jedem Wetter zur Verfügung.
• Die Sole-Wasser-Wärmepumpe gehört zu den erneuerbaren Energien, die staatlich gefördert werden.
• Die Anschaffungskosten sind aufgrund der Erdarbeiten mit einer hochwertigen Gaszentralheizung vergleichbar. Allerdings punktet die Wärmepumpe Sole-Wasser mit einem sparsamen Unterhalt und einem kostengünstigen Verbrauch.
• Der Einbau eines gemauerten Kamins ist nicht erforderlich. Das gilt auch für den Einbau eines platzraubenden Tanks, der ebenfalls entbehrlich ist.
• Mit einer Wärmepumpe Sole-Wasser ist es möglich, nicht nur zu heizen und Brauchwasser aufzubereiten, sondern bei hochsommerlichen Temperaturen auch zu kühlen.
• Erdwärmepumpen sind nicht nur umweltfreundlich. Sie halbieren auch die Kosten für die Heizung sowie für die Warmwasseraufbereitung.

Abhängig von der Art der verwendeten Erdkollektoren kann der Flächenaufwand für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe sehr hoch sein. Sofern Erdsonden verbaut werden, sind die Kosten für Tiefenbohrung vergleichsweise hoch aus, was ebenfalls als Nachteil angesehen werden kann.