Erdwärmepumpe mit Flächenkollektoren oder Erdsonden
Eine Erdwärmepumpe macht das umweltfreundliche Heizen durch Geothermie möglich. Kosten, Voraussetzungen und Funktionsweise im Überblick.
Erdwärmepumpen auf einen Blick
- Eine Erdwärmepumpe nutzt die Wärme aus dem Erdreich. Das nennt man Geothermie.
- Um die Erdwärme zu sammeln, müssen Flächenkollektoren verlegt oder Erdsonden gebohrt werden, durch die eine Flüssigkeit fließt.
- Da diese Flüssigkeit Sole heißt, werden Erdwärmepumpen auch Sole/Wasser-Wärmepumpen genannt.
- Erdwärmepumpen arbeiten sehr effizient und erreichen höhere Jahresarbeitszahlen als Luftwärmepumpen.
- Der Staat fördert den Einbau von Erdwärmepumpen im Altbau mit bis zu 40 Prozent der Investitionskosten.
- Eine Erdwärmepumpe kostet inklusive der Erschließung der Wärmequelle und abzüglich 40 Prozent staatlicher Förderung zwischen 10.800 € und 30.000 €.
Sole/Wasser-Wärmepumpen sind im allgemeinen Sprachgebrauch besser als Erdwärmepumpen bekannt. Sie verfügen im Boden über tiefe Sonden oder breit ausgelegte Flächenkollektoren. Durch diese fließt die Sole, ein frostsicheres Wasser-Glykol-Gemisch. Weil die Sole kälter ist als der Boden, der ganzjährig um die 10 Grad plus hat, nimmt sie den einen Teil der Erdwärme auf und nutzt sie zur Beheizung der Innenräume und zur Warmwasserbereitung.
Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe?
Erdwärmepumpen funktionieren nach dem altbewährten Wärmepumpenkreislauf und nutzen als Wärmequelle den Erdboden. Das nennt man Geothermie.
Folgende Schritte werden im Wärmepumpenkreislauf durchlaufen:
- Die Sole fließt durch die Erdkollektoren oder Erdsonden und nimmt die Erdwärme auf.
- Die erwärmte Flüssigkeit fließt anschließend ins Wärmepumpen-Aggregat im Gebäude.
- Im Aggregat selber nimmt ein Kältemittel, das schon bei niedrigsten Temperaturen vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht, diese Wärme im Zuge des Verdampfens auf.
- Im Verdichter wird der Druck erhöht, wodurch Temperaturen von bis zu 60 Grad und mehr entstehen, ausreichend für Heizkörper und Warmwasserbereitung.
Im Vergleich zur Luft/Wasser-Wärmepumpe ist die Installation einer Erdwärmepumpe aufwendiger und teurer, da eine genehmigungspflichtige Erdbohrung vorgenommen werden muss. Doch die Sole/Wasser-Wärmepumpe erreicht eine höhere Jahresarbeitszahl und arbeitet somit im Betrieb effizienter.
Arten von Erdwärmepumpen
Erdwärmepumpen unterscheiden sich nach der Art der Kollektoren, die genutzt werden. Es gibt vier Optionen:
- Erdsonden
- Flächenkollektoren
- Grabenkollektoren
- Erdwärmekörbe
Bei der Nutzung einer Erdsonde müssen Tiefenbohrungen vorgenommen werden. Meist sind die Sonden maximal 100 Meter tief, da tiefere Bohrungen aufwendiger in Genehmigung und Umsetzung sind. Werden mehr als 100 Meter benötigt, können auch mehrere Sonden genutzt werden.
Flächenkollektoren nutzen die Erdwärme nicht in der Tiefe, sondern in der Fläche. Sie liegen nur ca. 1,20 bis 2 Meter unter der Erdoberfläche. Dort ist es bereits frostfrei. Flächenkollektoren lassen sich unter Begleitung und Überwachung durch Fachbetriebe in Eigenleistung durchführen, um Kosten zu sparen.
Wenn die Grundstücksfläche für Flächenkollektoren nicht ausreicht, sind Grabenkollektoren oder Erdwärmekörbe das Mittel der Wahl. Erdwärmekörbe werden in ca. 2,5 bis 4,0 Meter Tiefe verlegt. Sie winden sich spiralförmig in die Tiefe und erfordern keine Baugenehmigung, wie eine Tiefenbohrung.
Für Grabenkollektoren wird ein breiter Graben (ca. 1,2 bis 2,5 Meter Breite) ausgehoben. Darin werden viele Leistungen parallel verlegt, sodass bereits auf geringer Fläche viel Erdwärme gesammelt werden kann.
Grundsätzlich gilt, dass die Flächen über den Kollektoren nicht überbaut oder versiegelt werden dürfen. Der Grund ist simpel: Die entzogene Wärme kann nur im Boden nachfließen, wenn ausreichen Feuchtigkeit vorhanden ist. Nasse Böden kühlen also weniger aus.
| Flächen- oder Grabenkollektoren und Erdwärmekörbe | Erdsonden | |
| Vorteile |
|
|
| Nachteile |
|
|
Was kostet eine Erdwärmepumpe?
Bei den Kosten für eine Erdwärmepumpe liegen insgesamt bei rund 18.000 € bis 50.000 € je nach Wärmepumpen-Modell, Heizwärmebedarf des Hauses und Gegebenheiten vor Ort. Bei der Berechnung müssen neben dem Gerät selbst, auch Bohrkosten oder Kosten für Kollektoren berücksichtigt werden. Hinzu kommen die jährlichen Betriebskosten und Wartungskosten.
Bis zu 40 Prozent der Investitionskosten können jedoch staatlich gefördert werden, sodass die Erdwärmepumpe abzüglich der Fördergelder nur noch 10.800 € bis 30.000 € kostet. Sollten in Bestandsgebäuden Umfeldmaßnahmen wie Wärmedämmung oder der Einbau von Flächenheizungen nötig sein, können diese ebenfalls gefördert werden.
Die zu erwartenden Kosten für eine Erdwärmepumpe im Überblick:
| Erdwärmepumpe Aggregat | 15.000 bis 30.000 € |
| Erdsonde | 55 – 95 €/Meter Bohrtiefe. Bei einer Heizlast von ca. 13 kW im Altbau: 14.000 bis 25.000 €*. |
| Flächenkollektoren | 10 - 20 €/m2 |
| Betriebskosten/Jahr | Im Altbau: ca. 2100 € Im Neubau: ca. 580 € bei Betrieb mit Fußbodenheizung |
| Wartungskosten/Jahr | ca. 50 € zzgl. Anfahrt und Arbeitsstunden der Handwerker |
| Umweltbelastung | Im Altbau: ca. 3,8 Tonnen CO₂/Jahr bei typischem Strommix Im Neubau: ca. 1 Tonne CO₂/Jahr bei typischem Strommix Die CO₂-Belastung lässt sich durch die Nutzung von Ökostrom auf null reduzieren. |
| Amortisationszeit | Im Altbau ca. 5 bis 16 Jahre. Besonders schnell amortisiert sich die Wärmepumpe im Vergleich zu alten Öl- oder Gasheizungen. |
(Quelle: Stiftung Warentest, Wärmepumpen für Heizung und Warmwasser, 2023; Verbraucherzentrale, Ratgeber Heizung, 2023)
*Berechnet nach der "50-W/m-Regel" entspricht ein Preis pro Meter bei einem Altbau mit einer Heizlast von ca. 13 kW einer benötigten Bohrtiefe von 254 Metern. Somit kommt man auf 14.000 € bis 25.000 €.
Vor- und Nachteile einer Sole/Wasser-Wärmepumpe
Die Vor- und Nachteile von Sole/Wasser-Wärmepumpen im Überblick:
| Vorteile | Nachteile |
| Hohe Effizienz | Hoher Installationsaufwand |
| Hohe Fördergelder | Hohe Investitionskosten |
| Geringe Betriebskosten | Tiefenbohrungen sind genehmigungspflichtig |
| Gut geeignet für Altbauten mit höherem Wärmebedarf | Boden über den Kollektoren darf nicht versiegelt oder überbaut werden |
Wie effizient sind Erdwärmepumpen?
Wie effizient eine Erdwärmepumpe arbeitet, hängt entscheidend vom Temperaturhub ab, den sie bewältigen muss. Als Temperaturhub bezeichnet man die Differenz zwischen Quelltemperatur und angeforderter Nutztemperatur.
Im Erdboden herrschen je nach Tiefe ganzjährig bis zu 10 Grad Celsius. Moderne Fußbodenheizungen z.B. benötigen Vorlauftemperaturen von nur 30 oder 35 Grad. Ein Temperaturhub von 40 bis 45 Grad ist recht gering und von einer Erdwärmepumpe leicht zu schaffen.
Tipp: Alle Arten von Wärmepumpen
Sie interessieren sich auch für die anderen Arten von Wärmepumpen? Wir haben alle relevanten Informationen für Sie zusammengestellt:
Foto: Daikin
Wird aufgrund von alten Heizkörpern mit hohen Vorlauftemperaturen von 60 Grad und mehr jedoch dauerhaft Wärme auf hohem Niveau angefordert, verbraucht die Erdwärmepumpe viel Strom. In extremen Fällen springt sogar der elektrische Heizstab an. Deshalb ist eine gute Wärmedämmung und dicht schließende Fenstern und Türen mit geringen U-Werten sinnvoll.
Wie effizient die Erdwärmepumpe arbeitet, erkennt man an der Jahresarbeitszahl (JAZ). Sie beschreibt das Verhältnis von bereitgestellter Nutzwärme in kWh zu verbrauchtem Strom in kWh. Aus 1 kWh Strom kann eine Erdwärmepumpe in der Regel circa 4 kWh Wärme machen – die JAZ beträgt dann 4.
Im Sommer mit Sole/Wasser-Wärmepumpe kühlen
Erdwärmepumpen bieten den Vorteil, dass sie im Sommer auch zur Raumkühlung eingesetzt werden können. Das geschieht über die sogenannte "passive Kühlung".
Bei der passiven Kühlung wird die über die Heizflächen abtransportierte Raumwärme mittels eines Wärmetauschers direkt auf die in der Erdsonde zirkulierende Sole übertragen und ins Erdreich geleitet. Weil der Kältekreislauf der Wärmepumpe ausgeschaltet bleibt, wird dabei kaum Strom verbraucht. Ein klarer Vorteil gegenüber Klimaanlagen. Für die Bewohner erfolgt die Kühlung mit der Erdwärmepumpe ohne Belastungen durch Geräusche oder Zugluft.
Einziges Manko: die passive Kühlung kann die Räume nur wenige Grad herunterkühlen. Sonst droht Schimmel durch Kondensation.
Wann lohnt sich eine Erdwärmepumpe?
Ob sich eine Erdwärmepumpe lohnt, hängt immer von den individuellen Gegebenheiten vor Ort ab. Fürs Klima wiederum lohnt sie sich immer.
Im Altbau geht die Verbraucherzentrale von einer Amortisationszeit von 5 bis 16 Jahren für eine Erdwärmepumpe aus. Da das Heizen mit Gas und Öl besonders teuer ist, lohnt sich die Wärmepumpe im Austausch einer alten Gas- oder Ölheizung besonders schnell. Auch beim Austausch einer Nachtspeicherheizung dauert es meist unter 10 Jahren, bis sich die Investition auszahlt. Ersetzt die Wärmepumpe eine Holzheizung dauert es wiederum länger bis sich die Kosten amortisieren.
Je länger man von den niedrigen Betriebs- und Wartungskosten profitieren kann, desto eher lohnt sich eine Erdwärmepumpe auch finanziell. Selbst wenn das Aggregat nach mehreren Jahrzehnten ausgedient hat, können die Erdsonden oder Flächenkollektoren meist mit einem neuen Aggregat weiter genutzt werden.
Zum Vergrößern auf die Bilder klicken.
Lassen Sie sich von einem Energie-Experten beraten, um herauszufinden, ob sich eine Erdwärmepumpe in Ihrem persönlichen Fall lohnt.
Wichtig ist, dass der Energieberater unabhängig und ausschließlich dem Bauherrn verpflichtet ist. Planung und Installation einer Erdwärmepumpe sollte ein von der European Heat Pump Association (ehpa) zertifizierter Fachbetrieb übernehmen.
Experten warnen ausdrücklich davor, sich seine Wärmepumpe selbst im Internet auszusuchen. Kommen Grundwasser- oder Erdwärmepumpe in die engere Wahl, wird der Installateur ein geologisches Gutachten in die Wege leiten. Denn nicht jeder Boden eignet sich und nicht überall verlaufen die Grundwasser führenden Schichten günstig.
Meist geklickte Beiträge:
- Wärmepumpe – nachhaltig heizen
- Inverter Technologie – für Wärmepumpen
- Luft/Wasser-Wärmepumpe – einfach installiert
Hier geht's zurück zur Startseite.
Über bau-welt.de
Wer einen Hausbau plant oder einen Altbau saniert, hat in der Regel viele Fragen. bau-welt.de informiert Bauherren und Renovierer über alle wichtigen Themen und gibt hilfreiche Tipps.
Mit unserem Haus-Konfigurator können Sie schnell und einfach nach Ihren persönlichen Suchkriterien nach neuen Häusern suchen, ob Massivhaus oder Fertighaus.
Über den CPZ-Verlag
Der City-Post Zeitschriftenverlag publiziert seit über 40 Jahren Zeitschriften für die Zielgruppe der privaten Bauherren und Modernisierer.
Zum Portfolio gehören u.a. die Zeitschriften Das Einfamilienhaus, Umbauen + Modernisieren und Unser Haus sowie zehn Sonderpublikationen. Erfahren Sie mehr über den CPZ-Verlag. Hier finden Sie unsere Mediadaten.