Wärmepumpe und Flächenkollektoren
Funktionsweise, Vorteile und Nachteile
Für Erdwärmepumpen, auch Sole/Wasser-Wärmepumpen genannt, gibt es unterschiedliche Systeme für die Energiegewinnung. Eine Möglichkeit ist die Nutzung von n Flächenkollektoren. Wie diese funktionieren, welche Voraussetzungen sie benötigen und welche Vor- und Nachteile sie bieten, erfahren Sie in diesem Ratgeber.
So funktionieren Flächenkollektoren
Wärmepumpen versorgen Gebäude mit Wärme, indem sie Energie aus der Umwelt nutzbar machen. Um an diese Energie zu kommen, braucht es deswegen immer ein System, welches diese Umweltenergie sammelt. Bei Erdwärmepumpen heißen diese Systeme Erdkollektoren.
Im Fall der Flächenkollektoren werden dafür Rohre in die Erde gelegt. Diese fungieren als Wärmetauscher und befinden sich je nach vorliegenden Gegebenheiten in einer Tiefe zwischen ungefähr 1 bis 1,5 Metern. Nach der Fertigstellung ist ein solches System optisch mit einer Fußbodenheizung, die außerhalb des Gebäudes liegt, vergleichbar.
Im Gegensatz zu den Rohren einer Fußbodenheizung dienen Flächenkollektoren allerdings nicht der Wärmeverteilung. In ihnen fließt ein Gemisch aus einem Kühlmittel und Wasser, das die Erdwärme abgreift und an den Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe weiterleitet. Dort wird mit dieser Energie schließlich Wärme erzeugt.
Voraussetzungen für Flächenkollektoren
Da Flächenkollektoren im Gegensatz zu den weitverbreiteten Erdsonden mit zirka 1,5 Metern sehr oberflächennah platziert werden, unterliegen sie deutlich stärkeren Temperaturschwankungen als Erdsonden, die zwischen 40 und 100 Meter tief eingelassen werden. Damit auch an sehr kalten Tagen genug Erdwärme nutzbar gemacht werden kann, müssen diese Erdkollektoren dementsprechend deutlich größer dimensioniert sein.
In der Regel wird dabei eine Fläche von der doppelten Wohnfläche veranschlagt. Abhängig von der vorliegenden Bodenbeschaffenheit, variiert diese Kennzahl.
Sehr sandige, trockene Böden nehmen zum Beispiel weniger Wärme auf. Die Fläche, auf der die Rohre gelegt werden müssen, kann so noch größer sein. Anders verhält es sich bei lehmigen oder sehr nassen Böden. Hier kann das System unter Umständen sogar etwas kleiner dimensioniert sein.
Neben diesen Voraussetzungen an die Flächenverfügbarkeit und Bodenbeschaffenheit müssen außerdem auch die Rahmenbedingungen stimmen. So müssen Sie in einigen Regionen eine Genehmigung einholen, um die Flächenkollektoren zu installieren. Unter Umständen ist es sogar verboten, zum Beispiel, wenn sich diese in einem Wasserschutzgebiet befinden. Grundstücke mit starker Hanglage verkomplizieren die Installation zusätzlich.
Vorteile von Flächenkollektoren
Im direkten Vergleich mit den geläufigen Erdwärmesonden punkten Flächenkollektoren durch ihre niedrigeren Anschaffungskosten, den leichteren Aufbau und dem niedrigeren bürokratischen Aufwand.
Denn für Flächenkollektoren müssen einerseits keine tiefen und damit teuren Bohrungen wie bei Erdsonden vorgenommen werden und andererseits bedürfen diese Systeme in der Regel keiner Genehmigung durch eine Behörde. Dadurch kommt das Projekt schneller ins Rollen und zum Abschluss, Sie sparen sich Zeit und initial auch Geld.
Hinzukommend zeichnen sich auch Flächenkollektoren im Vergleich mit konventionellen Heizsystemen durch einen sehr hohen Wirkungsgrad aus. Im Betrieb sind sie dadurch äußerst effizient und umweltfreundlich. Ist der Strom für die Erdwärmepumpe Ökostrom, versorgt Sie Ihr Haus mit Wärme sogar klimaneutral.
Die Sole/Wasser-Wärmepumpe BWS-1
Die WOLF BWS-1 nutzt das ganzjährig konstante Temperaturniveau im Erdreich, um kostenlose Energie aus dem Boden zu gewinnen. Hinsichtlich der Installation haben Sie die Wahl zwischen flächig verlegten Erdwärmekollektoren und vertikalen Erdwärmesonden.
Nachteile von Flächenkollektoren
Der wohl größte Nachteil an dem Wärmequellsystem ist der sehr hohe Platzbedarf. Je nach Wohnfläche kann dieser gerade bei Gebäuden in der Stadt größer als die verfügbare Grünfläche ausfallen.
Zusätzlich muss bedacht werden, dass diese Fläche für die Kollektoren „reserviert“ ist. Bebauungen oder Befestigungen über dem System sind nicht ratsam und sogar Wurzeln von Pflanzen könnten die Kollektoren schädigen. Befestigen sie die Erde über dem System trotzdem, verringern oder verhindern sie die Wärmeaufnahme nachhaltig. Dadurch wird das gesamte Heizsystem beeinträchtigt und funktioniert unter Umständen nicht mehr richtig.
Ein weiterer Nachteil bei Flächenkollektoren: Da die Rohre recht flach unter der Erde liegen, werden sie durch Temperaturschwankungen stark beeinträchtigt. Während Wärmesonden unabhängig von der Jahreszeit recht gleichmäßige Leistungen erbringen, muss die Wärmepumpe hier unter Umständen stärker nachhelfen. Was sich zu Beginn über die Anschaffungskosten rechnet, könnte so nachträglich über die höheren Stromkosten wieder ins Negative umschlagen.
Ist bei Ihnen genügend Platz vorhanden, aber Sie sind sich unsicher, ob sich ein solches System für Ihren individuellen Fall rechnet? Dann lassen Sie sich am besten von einem professionellen Heizungsinstallateur beraten.
Möchten Sie für Ihr neues Heizsystem generell keinen Eingriff in das Erdreich vornehmen, aber trotzdem von der Effizienz und Umweltfreundlichkeit der Wärmepumpen profitieren, ist auch eine Luftwärmepumpe eine interessante Alternative. Sie ist in der Anschaffung deutlich günstiger als eine Erdwärmepumpe, eignet sich für fast jedes Gebäude und amortisiert sich dank staatlicher Förderung und niedriger Betriebskosten oft schneller als gedacht. Erdwärmekollektoren benötigt eine Luftwärmepumpe nicht.
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Weitere Varianten der Erdwärmegewinnung
Neben Flächenkollektoren kommen auch andere Erdwärmekollektoren für Ihre Wärmepumpe infrage. Gerade, wenn Ihnen der (unbebaute und vorreservierte) Platz für das System fehlt oder die Bodenbeschaffenheiten in dieser niedrigen Tiefe suboptimal sind, können Sie auf andere effektive Techniken ausweichen. Welche das sind und was sie unterscheidet erfahren Sie jetzt.
Erdwärmesonden
Die schon oft angesprochenen Erdwärmesonden unterscheiden sich von ihrer Funktionsweise nur wenig von Flächenkollektoren. Anstelle der horizontalen Verteilung in Oberflächennähe werden sie vertikal in Tiefen von zirka 40 bis 100 Metern angebracht.
Durch diese Vorgehensweise nehmen sie weniger Platz ein und profitieren von den sehr konstanten Temperaturfluren in dieser Tiefe.
Zum Einbau bedürfen Sie in der Regel allerdings einer Genehmigung und recht kostenintensiver Bohrungen.
Ringgrabenkollektoren
Ähnlich wie Flächenkollektoren befinden sich auch bei Ringgrabenkollektoren Wärmetauscher-Rohre nur knapp unter der Erdoberfläche. Der Unterschied ergibt sich vor allem aus der Verteilung dieser Rohre: Anstelle in einer Fläche liegen sie auf dem Grund eines Grabens, der in der Regel um das Grundstück verläuft.
Die Rohre sind dabei in Schlaufen angeordnet (daher stammt auch der Name). Der Unterschied in der Anordnung spart Platz und lässt sich auf vielen Grundstücken realisieren.
Erdwärmekörbe
Das Herzstück sogenannter Erdwärmekörbe sind aufgewickelte Rohrschlangen die zirka einen bis vier Meter tief liegen und entfernt an die Form eines Korbes erinnern.
Auch hier zirkuliert ein Solegemisch in den Rohrschlangen, das die Wärmeenergie des Erdreichs an die Wärmepumpe weitergibt.
Erdwärmekörbe sind insgesamt platzsparend und die Installation in Hanglagen gelingt häufig unkompliziert.
Flächenkollektoren: Sinnvolle Entscheidung, wenn die Bedingungen stimmen
Wenn Sie über ausreichend freie Fläche verfügen, Kosten sparen und dabei auf ein umweltfreundliches Heizsystem setzen wollen, sind Flächenkollektoren für Ihre Erdwärmepumpe eine sinnvolle Überlegung.
Suchen Sie stattdessen nach einem platzsparenderem Wärmequellsystem, stehen Ihnen zahlreiche Alternativvarianten zur Verfügung. Eine der prominentesten ist dabei die Erdwärmesonde.
Wem der Installationsaufwand einer Erdwärmepumpe generell zu hoch ist, kann über den Umstieg auf eine Luftwärmepumpe (auch Luft/Wasser-Wärmepumpe genannt) nachdenken.
Top Beratung bei WOLF
Wenn Sie eine effiziente Wärmepumpe für Ihr Bestandsgebäude oder einen Neubau suchen, sollten Sie sich eingehend beraten lassen. Die richtige Dimensionierung und eine sorgfältige Planung sind entscheidend für eine effiziente Heizung. Die Experten von WOLF Heiztechnik helfen Ihnen gerne weiter.
