Die Sole-Wasser-Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe funktioniert mit Energiequellen, die kostenfrei zur Verfügung stehen. Wasser, Luft und Erde sind die Elemente, welche 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 wird. Sie nutzt die Wärme aus dem Erdreich, um Heizwärme für einen Haushalt bereitzustellen.

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 sieben 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.

Erdsonden werden bis zu einer Tiefe von 40 bis 100 Metern in das Erdreich eingebracht, 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.

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.

Die Sole-Wasser-Wärmepumpe basiert auf einem Kreislauf. Um das Heizsystem zu erhitzen, entzieht die Erdwärmepumpe dem Erdreich über Erdsonden oder Erdkollektoren zunächst Wärme, die mit einem Gemisch aus Sole und Wasser zum Verdampfer geleitet wird. Mithilfe 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 schrittweise erwärmt und verdampft.

Ein strom- oder gasbetriebener Verdichter komprimiert den Kältemitteldampf und hebt dadurch sowohl seine Temperatur als auch seinen Druck an. Anschließend gelangt er zu einem Wärmetauscher und gibt die Wärmeenergie an die Heizung ab. Durch diesen Vorgang kühlt sich das Kältemittel wieder ab. Es kondensiert und verändert seinen Aggregatzustand erneut. Ein Expansionsventil stellt den durch die Erwärmung angestiegenen Druck in der Sole-Wasser-Wärmepumpe wieder her. Das Kältemittel strömt abschließend zurück zum Verdampfer, und der Kreislauf beginnt von Neuem.

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

• 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.

Ganz von Nachteilen ist eine solche Wärmepumpe natürlich nicht. Womit sie nicht punkten kann, ist:

• Abhängig von der Art der verwendeten Erdkollektoren kann der Flächenaufwand für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe sehr hoch sein.
• Bei der Verwendung von Erdsonden können die Kosten für Tiefenbohrung vergleichsweise hoch ausfallen.
• Eine Bohrung ist ferner nicht ohne eine Genehmigung von den unteren Behörden möglich.