Erdwärme | Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V.

Erde

Bei der Nutzung von Erdwärme, auch oberflächennahe Geothermie, zapft man die im Erdreich gespeicherte Wärme an und bedient sich so des natürlichen Temperaturniveaus im Untergrund. Dieses liegt abhängig von den klimatischen und geologischen Verhältnissen in Mitteleuropa bei etwa 10°C. Der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Vorlauftemperatur der Heizung ist damit auch im Winter gering, was einen effizienten Betrieb der Wärmepumpe erlaubt. Dafür stehen zwei verschiedene Wärmequellanlagen zur Verfügung: vertikale Erdwärmesonden oder horizontale Erdwärmekollektoren. Beide Anlagen zählen zu den sogenannten geschlossenen Systemen.


Erdwärmesonden

Erdwärme als Wärmequelle für Wärmepumpen.

Bei Erdwärmesonden zirkuliert eine frostsichere Flüssigkeit, die Sole, in einem geschlossenen Kreislauf durch ein Kunststoffrohr, nimmt die Energie des Untergrunds dabei auf und transportiert sie zur Wärmepumpe. Die entzogene Energie fließt dann aus der Umgebung nach und zwar über die Prozesse der Konvektion (Wärmetransport über das fließende Grundwasser) und Konduktion (Wärmetransport vom Wärmeren zum Kälteren in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit des Gesteins).

Das gegen mechanische und thermische Belastungen sehr widerstandsfähige Kunststoffrohr, die Erdwärmesonde, wird in ein senkrecht oder schräg verlaufendes  Bohrloch eingebracht und mit einem Spezialbaustoff an das umgebende Gebirge thermisch angebunden. Eine Erdwärmesonde benötigt  nur eine geringe Fläche – der Bohrlochdurchmesser ist etwa so groß eine CD.

Da ab einer Tiefe von 10 Metern die Temperatur das ganze Jahr über nahezu konstant bei rund 10°C und damit von saisonalen Schwankungen unabhängig ist, ist die Erdwärmesonde insbesondere im Winter bei tiefen Temperaturen sehr effektiv und gut für den monovalenten Betrieb (ohne Heizstab) geeignet. Die notwendige Länge der Sonde und damit die Tiefe der Bohrung hängt vom Wärmebedarf des Gebäudes und der Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes ab. Bei einem durchschnittlichen neuen Einfamilienhaus liegt sie bei einer Größenordnung von rund 100 Metern.

Im Sommer eignen sich Erdwärmesonden hervorragend für die passive Kühlung. Im passiven Betrieb bleibt die Wärmepumpe ausgeschaltet und lediglich durch den Betrieb einer Umwälzpumpe wird dem Haus die Wärme entzogen  und im Untergrund gespeichert. Das kühlt nicht nur Ihr Haus um einige Grad im Sommer ab, sondern erwärmt auch das Erdreich, so dass die Wärmepumpe im nächsten Winter im Heizbetrieb noch effizienter arbeitet.

Erdwärmesonden können, außer in den Kernzonen von Wasserschutzgebieten, nahezu überall eingesetzt werden. Für Bereiche mit Bohrtiefenbegrenzungen gibt es spezielle Lösungen wie Speichersonden. Die Installation einer Erdwärmesonde ist aufgrund der erforderlichen Bohrarbeiten genehmigungspflichtig. Für die Genehmigungen sind die Unteren Wasserbehörden zuständig. Ihr Bohrunternehmen steht Ihnen in allen Fragen rund um die Bohrgenehmigung mit Rat und Tat zur Seite. Vorab können Sie sich jedoch in den Leitfäden der einzelnen Bundesländer über die Möglichkeiten von Erdwärmebohrungen in Ihrer Region bzw. auf Ihrem Grundstück informieren.

Leitfäden der Bundesländer

Leitfaden Erdwärme


Erdwärmekollektoren zur Nutzung von Erdwärme.

Erdwärmekollektoren

Kollektoren arbeiten mit einem waagerechten, sehr oberflächennahem Rohrsystem, das unter der Erde ähnlich einer Fußbodenheizung in Schlangen verlegt ist. Dieses befindet sich unterhalb der Frostgrenze in einer Tiefe von rund 1,5 Metern unter einer Rasen- oder Erdbodenfläche. Die Fläche, die der Kollektor benötigt, hängt hauptsächlich von der Größe der zu beheizenden Fläche und der Regenwasserdurchlässigkeit des Bodens ab. In der Regel liegt sie beim Eineinhalbfachen der Heizfläche.

Die Fläche über dem Kollektor darf nicht versiegelt, asphaltiert oder gar bebaut werden, damit der Boden sein Energiereservoir durch die Sonneneinstrahlung oder Regenwasser wieder auffüllen kann. Auch tiefwurzelnde Pflanzen, wie z.B. Bäume, sollten dort nicht gepflanzt werden, da sie das Rohrsystem beschädigen können.

Anders als Erdwärmesonden sind Kollektoren nicht genehmigungs-, sondern lediglich anzeigepflichtig. Durch den geringeren Aufwand bei der Erschließung spart man bei Erdwärmekollektoren gegenüber einer Sonde in der Regel Kosten. Sie stellen damit eine gute Alternative dar, wenn Sonden nicht oder nur unter hohen Auflagen möglich sind.



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