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Erdwärmepumpen: Funktion und Aufbau

veröffentlicht am 21. März 2018 | Kategorie: Heizung

Die Geothermie ist eine praktisch unerschöpfliche Energiequelle und vielerorts in Deutschland verfügbar – direkt unter dem Baugrundstück. Um sie zu nutzen, braucht man eine sogenannte Erdwärmepumpe. Mit ihr kann die Wärmeenergie der Erde zum Heizen des Eigenheims genutzt werden. Was eine Erdwärmepumpe ist, wie sie funktioniert und welche Typen bzw. Aufbauten es gibt, erfahren Sie hier.

Erdwärmepumpen

Erdwärmepumpen sind Wärmepumpen

Aktuell gibt es auf Grund der gestiegenen Energiekosten und den staatlichen Fördermöglichkeiten eine starke Bewegung hin zur energetischen Sanierung von Immobilien. Eine zentrale Rolle spielen neben der Isolation auch die Heizsysteme. Erdwärmepumpen sind eines davon: Wie der Name bereits aussagt, sind sie nichts anderes als Wärmepumpen mit einem besonderen Einsatzort: Der Erde bzw. dem Erdreich. Eine Erdwärmepumpe entzieht dem Erdreich Wärme und sorgt für ein nützliches, höheres Temperaturniveau, um damit zu heizen.

Prinzipiell steht dahinter nichts anderes als der thermodynamische Vorgang, der auch beim Betrieb eines Kühlschranks genutzt wird. Ein Wärmeträger wird im geschlossenen Kreislauf verdichtet und so erwärmt. Die Abwärme wird zum Heizen genutzt. Der Wärmeträger wird danach entspannt, wobei er sich abkühlt. Dabei wird er in Leitungen durch die Erde geleitet. Auf diese Weise wird der Erde Wärme entzogen. Dazu muss das Temperaturniveau natürlich höher sein als das des Wärmeträgers nach dem Entspannen. Wieder an der Oberfläche, wird erneut verdichtet und der Kreislauf beginnt von vorn.

Hier zeigt sich bereits eine erste Schwäche und gleichzeitig die Haupteinschränkung für die Konstruktion und die finanzielle Sinnhaftigkeit einer Erdwärmepumpenheizung: Je nach geologischer Gegebenheit vor Ort müssen die Leitungen unterschiedlich tief verlegt werden. Das variiert zwischen einer wirtschaftlichen Tiefe von etwa 1,4 m bei Erdwärmekollektoren und einer Tiefe von bis zu 100 Metern bei Erdwärmesonden.

Unterschiedliche Antriebe und Arten

Bei Wärmepumpen, insbesondere bei Erdwärmepumpen, handelt es sich um relativ komplexe Konstruktionen mit weiten Systemgrenzen und vielen Schnittstellen. Daraus folgt eine Vielzahl an möglichen Unterschieden, was den Aufbau und die Funktionsweise im Detail betrifft. Zwei wurden bereits kurz erwähnt: Erdwärmekollektoren und Erdwärmesonden. Während Erstere auf großer Fläche in geringer Tiefe verlegt werden und die benötigte Wärmeleistung durch ein großes Volumen erreicht wird, setzt die Erdwärmesonde auf eine höhere Temperatur in größerer Tiefe und braucht dafür nur einen sehr kleinen Einzugsbereich (Volumen). Was sich davon eher lohnt, bedarf einer Einzelfallbetrachtung.

Elektrisch oder gasbetriebene Wärmepumpen

Beim Antrieb kann man zwischen gasbetriebenen oder elektrisch betriebenen Erdwärmepumpen wählen. Um den ökologischen Vorteil zu maximieren, werden bei der Nutzung elektrisch betriebener Pumpen die Erneuerbaren Energien als Stromquelle vorausgesetzt. Wer hingegen mit Gas heizt, kann den Wirkungsgrad seiner Heizung durch den Betrieb einer Erdwärmepumpe erhöhen.

Weitere Heizsysteme

Bei wem sich eine Erdwärmepumpenheizung nicht lohnt, bleiben Alternativen: So gibt es auch Luftwärmepumpen, um im selben technischen Bereich zu bleiben. Abseits davon steigen die Möglichkeiten deutlich an: Pelletheizungen, Fernwärme, Solarenergie, IR-Heizungen und das Blockheizkraftwerk (BHKW) sind trendige Beispiele.

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