Geothermie Sole/Wasser-Wärmepumpen mit Erdkollektoren

Erdkollektoren sind Rohrleitungssysteme, die nahe der Erdoberfläche die Erdwärme als Energiequelle nutzen. Das Rohrleitungssystem wird in einer Tiefe von 80-120 cm waagerecht unter der Erdoberfläche verlegt. Im Rohrsystem fließt als Wärmeträgermittel ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel – die Sole. Diese nimmt die Energie aus dem Boden auf und gibt sie über einen Wärmetauscher an die Wärmepumpe ab. Dort wird die Temperatur nochmals mechanisch erhöht. Diese Wärme wird nun an das Heizungs- oder Brauchwasser abgegeben.

Die Leistung der Kollektoren variiert je nach Bodenart. Trockene Böden erwirtschaften ca. 10 Watt/m², feuchte Böden sogar bis zu 40 Watt/m². Daraus ergibt sich die Gesamtfläche des Erdkollektors. Je nach Leistung muss sie mindestens so groß sein wie die zu beheizenden Wohnfläche, oft wird aber auch eine doppelt so große Fläche benötigt. Neben der Bodenbeschaffenheit wird die Leistung von Faktoren wie dem Kollektortyp, der Temperaturdifferenz zur Heizung und anderen Betriebsbedingungen bestimmt. Generell arbeiten Wärmepumpen mit Erdwärme aber relativ effizient (Jahresarbeitszahl von bis zu 4). Der Wirkungsgrad der Sole-Wasser-Wärmepumpen mit Erdkollektoren ist höher als der von Luft/Wasser-Wärmepumpen und ein wenig geringer als der von Sole-Wasser Wärmepumpen mit Erdsonden.

Für die Effizienz der Anlage ist eine Rohrnetzberechnung nötig. Sonst werden Solepumpen häufig zu groß ausgelegt und verbrauchen unnötig viel Strom. Ein hydraulischer Abgleich gewährleistet, dass der Kollektor gleichmäßig von der Sole durchströmt wird.

Alternativ zur Sole gibt es auch Erdwärmekollektoren mit Rohren aus Kupfer und einem Kältemittel, das schon bei geringen Temperaturen verdampft. Diese "Direktverdampfung" geschieht sonst erst im Inneren der Kältemittel-Wärmepumpe. Die Wärmepumpe gibt den heißen Dampf direkt an den Heizkreislauf ab - ohne zusätzlichen Wärmetauscher und Umwälzpumpe.

Vorteile und Nachteile Sole/Wasser-Wärmepumpen mit ErdkollektorenDetails

Vorteile

  • vergleichsweise niedrige Betriebskosten
  • guter Wirkungsgrad
  • eine Zusatzheizung ist nicht notwendig
  • Kombination mit anderen Systemen wie der Solarthermie möglich
  • kaum Wartungsbedarf

Nachteile

  • relativ hohe Investition
  • die Leistung ist unter anderem abhängig von der Bodenqualität
  • durch den Flächenbedarf sind große unbebaute Grundstückfläche nötig
  • grundsätzlich besteht eine Anzeigepflicht bei der Gemeinde
  • es muss ein Mindestabstand zu Wasserleitungen eingehalten werden (Frostgefahr durch Wärmeentzug)
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