Erdwärmeheizung - Funktion, Einbau, Vorteile

Wenn Bauherren oder Hausbesitzer eine Erdwärmeheizung in Betrieb nehmen, können sie beim Heizen auch die kostenfreie Energie der Umwelt nutzen. Denn die Technik gewinnt Wärme aus dem Boden, die sich in die Heizungsanlage einspeisen lässt. Damit das effektiv funktioniert, sind jedoch einige Voraussetzungen zu erfüllen. Wie eine Wärmepumpe funktioniert, welche Vor- und Nachteile sie hat und worauf Sie achten sollten, wenn Sie eine Erdwärmeheizung einbauen möchten, darum geht es in den folgenden Abschnitten.

Aufbau und Funktion einer Wärmepumpe

Möchten Bauherren oder Hausbesitzer eine Erdwärmeheizung nutzen, entscheiden sie sich für eine umweltfreundliche Heizung. Denn die Technik gewinnt Energie aus dem Erdreich, um die Räume oder das Trinkwasser im Haus zu erwärmen. In ihrem Aufbau unterscheidet sie sich nicht von ihren Verwandten, den Luft-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen. Lediglich die Wärmequelle ist eine andere. Alle drei Wärmepumpenarten basieren auf einem komplizierten Prozess, bei dem die Umweltenergie zunächst aufgenommen und anschließend auf ein Kältemittel innerhalb der Wärmepumpe übertragen wird. Dieses erwärmt sich und wird zusätzlich verdichtet, wodurch Temperatur und Druck zunehmen. Ist erforderliche Temperatur erreicht, wird sie an das Heizsystem abgegeben. Das Kältemittel kühlt sich dabei ab und lässt sich nach einer Regenerationsphase wiederverwenden.   

Wichtig zu wissen ist, dass der Verdichtungsprozess meist strombetrieben ist. Arbeitet die Anlage aber effizient, deckt die Umweltwärme dabei mehr als zwei Drittel des Energiebedarfs. Nur ein Drittel muss dann noch über den Strom hinzugefügt werden. Wie dieser im Detail funktioniert, erklären wir im Beitrag zur Funktionsweise der Wärmepumpe. Grundsätzlich gilt, dass die Heizkosten der Wärmepumpe steigen, je größer der Temperaturunterschied zwischen Umweltwärmequelle und Heizwasser ist.

Kollektorarten für die Erdwärmeheizung

Zum Aufbau und zur Funktion einer Erdwärmeheizung gehören noch die Absorber-Systeme. Eine Erd- oder Sole-Wasser-Wärmepumpe gewinnt thermische Energie, in dem sie eine mit Frostschutzmittel versetzte Flüssigkeit (Sole) durch lange Rohre im Erdreich zirkulieren lässt. Diese nehmen dabei Umweltwärme auf, erwärmen sich und speisen die Wärmepumpe im Haus. Je nachdem, auf welche Art die Leitungen verlegt sind, unterscheidet man heute verschiedene Kollektorarten. Typisch sind dabei zum Beispiel:

  • Sondenbohrungen
  • Flachkollektoren
  • Grabenkollektoren (Künetten)
  • Wärmekörbe

Während die Leitungen bei Sondenbohrungen tief in das Erdreich führen, verlegt ein Installateur diese bei Flachkollektoren flächig unter der Erdoberfläche. Ähnlich funktioniert das auch bei den sogenannten Grabenkollektoren, die platzsparender in sich überschneidenden Ringen, als Ringgrabenkollektoren, verlegt werden. Wärmekörbe bestehen aus vertikal aufgewickelten Rohren, die Wärme aus kompakten Gräben gewinnen. Was die einzelnen Kollektor-Arten auszeichnet und wie große sie sein sollten, wenn Verbraucher eine Erdwärmeheizung einbauen, erklären wir im Beitrag „Sole-Wasser-Wärmepumpe“.

Vorteile einer Erdwärmeheizung

Geht es um die Vor- und Nachteile einer Erdwärmeheizung, muss unterschieden werden zwischen allgemeinen Heizsystemen und anderen Wärmepumpenarten. Gegenüber klassischer Heizungsarten wie Gas- oder Ölheizung zeichnet sich eine Erdwärmeheizung durch ihren sehr wartungsarmen und günstigen Betrieb aus. Zudem gibt es vom Staat attraktive Fördermittel, die die anfänglich hohen Investitionskosten deutlich abfedern. Nicht zuletzt entlastet eine Wärmepumpe langfristig die Umwelt, da keine fossilen Energieträger (sofern der Antriebsstrom sauber erzeugt wurde) nicht verwendet werden.

Vorteile gegenüber anderen Wärmepumpenarten

Auch gegenüber Luft-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen hat eine Erdwärmeheizung mehrere Vorteile: Im Vergleich zu der Wasser-Wasser-Variante ist die Nutzung der Erdkollektoren oder Grabenkollektoren nicht genehmigungspflichtig. Im Vergleich zu der Luft-Wasser-Variante ist die Ausgangstemperatur im Winter wesentlich höher. Auch wenn die Erdoberfläche bereits zugefroren ist, beträgt die Erdtemperatur in einer Tiefe von etwa zwei Metern weiterhin etwa zehn Grad Celsius.  

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Voraussetzung für eine Erdwärmeheizung

Damit die Heizkosten sinken, wenn Bauherren oder Hausbesitzer eine Erdwärmeheizung einbauen, müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein. Diese betreffen vor allem das Haus und ergeben sich wie folgt:

  • niedriger Energiebedarf durch energiesparende Gebäudehülle
  • geringe Heizwassertemperatur durch Niedertemperaturtechnik
  • Platz und Genehmigung für die Absorber-Technik

Wärmedämmung und gute energiesparende Fenster

Grundvoraussetzung dafür, dass Bauherren oder Hausbesitzer eine Erdwärmeheizung einbauen können, ist eine hohe energetische Qualität des Gebäudes. So sollten energiesparende Fenster und gut gedämmte Wände dafür sorgen, dass die Wärmeverluste klein bleiben. Denn auf diese Weise benötigt die Umweltheizung weniger Energie, die Kollektoren fallen kleiner aus und neben den Kosten für die Anschaffung sinken auch die Heizkosten der Wärmepumpe.

Ein Haus als Symbol für den Einbau einer Erdwärmeheizung
© interstid | Fotolia

Geringe Heizwassertemperaturen für die Technik

Eine weitere Voraussetzung betrifft die Temperatur des Heizungswassers. Denn je niedriger diese ist, umso geringer ist der Energiebedarf im Wärmepumpenprozess. Möglich wird das zum einen durch eine gute Dämmung, zum anderen aber auch durch eine Niedertemperatur- oder Flächenheizung. Denn diese überträgt Wärme, anders als Heizkörper, über den kompletten Fußboden an den Raum.

Ausreichend Platz zum Erdwärmeheizung Einbauen

Die dritte Voraussetzung ist ausreichend Platz im Garten. Denn die Kollektoren der Wärmepumpenheizung belegen oft große Flächen, die in der Regel nicht beschattet werden dürfen, etwa durch eine Überbauung. Nur so kann sich die Wärmequelle im Erdreich durch die auftreffende Sonneneinstrahlung regenerieren und immer ausreichend Energie zur Verfügung stellen. Entscheiden sich Verbraucher beim Erdwärmeheizung Einbauen für Sondenbohrungen, benötigen sie außerdem eine Genehmigung der unteren Wasserbehörde.

Wärmepumpe mit dem alten Kessel betreiben

Möchten Hausbesitzer eine Erdwärmeheizung einbauen und die Voraussetzungen sind nicht komplett erfüllt, können sie die Heizung mit dem alten Kessel kombinieren. Dabei entscheidet sich eine intelligente Regelung immer für die günstigste Heiztechnik und schaltet zum Beispiel bei zu tiefen Außentemperaturen von der Wärmepumpe auf den alten Wärmeerzeuger um. Nötig ist dazu ein Pufferspeicher, der die Energie beider Anlagen aufnimmt, für eine gewisse Zeit bevorratet und bei Bedarf an das Haus abgibt.

Übrigens: Diese Variante eignet sich übergangsweise vor allem dann, wenn der Heizungstausch vor der Dämmung des Gebäudes geplant ist. Sind alle Sanierungsarbeiten abgeschlossen, lässt sich der alte Kessel dann einfach außer Betrieb nehmen.

Heizung.de Autor Alexander Rosenkranz

Fazit von Alexander Rosenkranz

Wenn Bauherren oder Hausbesitzer eine Erdwärmeheizung einbauen, entscheiden sie sich für eine nachhaltige und umweltfreundliche Heizung. Denn die Technik deckt etwa zwei Drittel des Wärmebedarfs im Haus über kostenfreie Energie aus dem Erdreich. Damit das funktioniert, kommt es jedoch auf eine gute Wärmedämmung, energiesparende Fenster und den Betrieb mit niedrigen Heizwassertemperaturen an. Außerdem muss ausreichend Platz zur Installation der Erdkollektoren vorhanden sein.

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