Nachrichten vom Heizprofi zum Thema Effizienz von Erdsondenheizungen

Die effizientesten Wärmepumpenheizungen nutzen die Erdwärme mit Hilfe von Erdwärmesonden. Eine solche Sonde verläuft von der Erdoberfläche über eine Strecke von 100 bis 500 Metern senkrecht nach unten. In den meisten Fällen wird eine Flüssigkeit (ungenau als «Sole» bezeichnet) durch die Sonde gepumpt, die mit Hilfe einer Wärmepumpe Wärme entzogen wird. Die entzogene Wärme wird von der Wärmepumpe als Heizwärme auf einem höheren Temperaturniveau abgegeben, beispielsweise mit 30 °C für den Betrieb einer Fussbodenheizung. Dieser relativ geringe Temperaturunterschied ermöglicht eine hohe Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe von 4 oder mehr, während bei höheren Vorlauftemperaturen (beispielsweise 50 °C für Heizkörper) die Effizienz abnimmt. Die Jahresarbeitszahl ergibt sich aus der zur Erzeugung einer bestimmten Wärmeleistung benötigten elektrischen Antriebsenergie. Bei einer Jahresarbeitszahl von 4 wird mit 1 kWh elektrischem Strom zum Antrieb der Wärmepumpe 4 kWh nutzbare Wärme erzeugt. Wichtig: Je höher die Arbeitszahl, desto weniger Betriebskosten hat der Nutzer.

Effizienter Heizungsersatz durch eine Erdwärmesonde

Eine Erdwärmesondenheizung kann sehr gut in eine bestehende Liegenschaft installiert werden, beispielsweise als Ersatz für eine Ölheizung. Der Platzbedarf neben dem Gebäude, um eine oder mehrere Erdwärmesonden zu installieren, ist relativ gering. Nach der Inbetriebnahme kann die Fläche wieder beliebig genutzt werden. Im Vergleich zu einer Luft-Wasser-Wärmepumpe hat eine Erdwärmesonde eine höhere Betriebseffizienz, so dass vergleichsweise weniger Strom verbraucht wird. Das Bundesamt für Energie schreibt in der Studie «Optimierung von Erdwärmesonden» sogar: «Wenn alles an Optimierungspotenzial ausgeschöpft wird, kann, bei einer Kombination von einer Erdwärmesonde mit einer Photovoltaikanlage, heute praktisch jahreskostenneutral ein Null-Wärmeenergie-Haus errichtet werden. Dieses ist vor allem mit folgenden Punkten zu realisieren: Genügende Tiefe der Erdwärmesonde; bessere Hinterfüllung; Auslegung für den Betrieb mit reinem Wasser statt mit Sole; korrekte Auslegung der Umwälzpumpen; ein Heizsystem mit tiefen Vorlauftemperaturen; Regeneration des Bodens; Verzicht auf einen technischen Speicher; Warmwasser-Erwärmung im Durchlaufverfahren und Verzicht auf elektrische Nacherwärmung.»


Optimierungspotential bei kleineren Erdwärmesonden-Anlagen

Die wesentlichsten Ergebnisse der Studie «Optimierung von Erdwärmesonden» sind in den folgenden Thesen zusammengefasst:

1. Jedes neue und fast jedes bestehende Gebäude ist für eine Wärmepumpe geeignet.

2. Wärmepumpen sind ein zentrales Element der Energiewende und sollen immer eingesetzt werden, ausser wo Nah- oder Fernwärme vorhanden ist oder falls mit Holz oder zu 100 % mit thermischer Solarenergie geheizt werden soll.

3. Erdwärmesonden können wirtschaftlich zum Heizen, für Warmwasser und idealerweise auch zum Kühlen genutzt werden. Wobei Kühlen mit einer Erdwärmesonde nur mit einer Fussbodenheizung möglich ist.

4. Eine zusätzliche elektrische Spitzenlastabdeckung oder elektrische Warmwasser-Aufwärmung muss in jedem Fall vermieden werden.

5. Erdwärmesonden müssen sorgfältig geplant werden und mit genügend Laufmeter-Länge gebohrt werden.

6. Ein Längen-Zuschlag von ca. 20 % ist sinnvoll, um die zukünftige Verbesserung der Leistungsziffer einer nächsten Wärmepumpen-Generation zu berücksichtigen, da Erdwärmesonden deutlich länger halten als eine Wärmepumpe.

7. Auf einen technischen Speicher für die Heizung ist, falls möglich, zu verzichten; dieser kostet unnötig Geld und verschlechtert die Jahresarbeitszahl. Er kann höchstens bei Altbauten mit Heizkörpern Sinn machen, um Stromversorgungsunterbrüche und Abschaltungen in Spitzenlastzeiten des Stromnetzes zu überbrücken.

8. Für eine bessere Jahresarbeitszahl und um das Kühlen und/oder Regenerieren zu verbessern, sollten Erdwärmesonden mit thermisch gut leitendem Mörtel hinterfüllt werden.

9. Um langfristige Probleme sicher zu vermeiden, muss dieser Mörtel frost- und erosionssicher sein.

10. Mit thermisch verbesserter Hinterfüllung und 30 % Zuschlag (auf die übliche Sondentiefe bei Sole) kann reines Wasser als Sonden-Fluid genutzt werden. Damit ergibt sich eine wesentliche Verbesserung der Jahresarbeitszahl, was die Mehrinvestition amortisiert. Die Wärmepumpe muss im Verdampfer gegen Frost geschützt werden.

11. In dicht überbauten Gebieten muss langfristig damit gerechnet werden, dass die Erdwärmesonden regeneriert werden müssen. Ideal dazu eignen sich Solaranlagen.

12. Mit Photovoltaik und einer effizienten Wärmepumpe kann in vielen Fällen und praktisch kosten-neutral (Jahreskosten) ein Null-Wärmeenergie-Haus in der Jahresbilanz erreicht werden.

13. Die Kombination einer Wärmepumpe mit einer konventionellen thermischen Warmwasser-Solarkollektoren-Anlage ergibt ökonomisch und ökologisch keinen Sinn.

14. Bei Wärmepumpen mit Erdwärmesonden ist eine Nachtabsenkung kontraproduktiv, da sonst eine erhöhte Vorlauftemperatur erforderlich wird. Hingegen kann eine Überdimensionierung der Anlage um ca. 20 % eine Anpassung des Betriebes an kurzzeitige Versorgungsengpässe im Netz ermöglichen.

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Übrigens: Wir haben vor Kurzem am Unternehmensstandort eine neue Erdwärmesonde installiert. Aussergewöhnlich: Die Anlage wird nicht mit Glykol betrieben, sondern mit reinem Wasser – das ist doppelt umweltfreundlich.

Hier können Sie mehr darüber erfahren.

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