Im Erdreich, im Wasser und in der Luft sind gewaltige Energiemengen gespeichert. Diese erneuern sich durch Sonneneinstrahlung, Niederschläge und Erdwärme permanent. Das Potenzial ist deshalb praktisch grenzenlos.
Mit einer effizienten Wärmepumpen-Heizung kann diese kostenlose Energie sehr günstig genutzt werden. Mit einem Teil elektrischer Antriebsenergie gewinnt sie bis zur vier Teile und mehr Heizenergie.
Erdkollektor
Der Erdkollektor besteht aus Rohren oder Matten, die im Neubau bei den ohnehin notwendigen Erdarbeiten einfach mitverlegt werden.
Der Erdkollektor wird in ca. 100-150 cm Tiefe (unter der Frostgrenze) verlegt. Ein Kühlmittel (z.B. Sole) fließt durch die Rohre oder Matten und entnimmt die im Erdreich gespeicherte Wärme. Dem Boden wird jedoch nur ein Bruchteil dessen entzogen, was im Laufe des Jahres an Sonneneinstrahlung, Wind und Regen an Energie zugeführt wird. Dieser sanfte Wärmeentzug beeinträchtigt den Pflanzenwuchs nicht. Die Entzugsfläche des Erdkollektors wird durch die benötigte Heizleistung und die Bodenbeschaffenheit des Untergrundes bestimmt. Als Faustformel kann die Heizleistung* in kW mit 25 m2 pro kW multipliziert werden. Diese Entzugsfläche entspricht meist dem eineinhalb- bis dreifachen der beheizten Wohnfläche.
Je mehr Energie Ihr Gebäude benötigt, desto größer muss die Entzugsfläche sein. Daher sollte ein Bestandsgebäude vorher immer thermisch saniert werden. Für die exakte Dimensionierung der Entzugsfläche ist die genaue Kenntnis der Bodenbeschaffenheit notwendig. Ideal sind feuchte Lehmböden. Weniger geeignet sind trockene Schotterschichten.
Erdwärmesonde
Erdwärmesonden werden mittels Tiefenbohrung senkrecht in den Boden eingelassen. Sie brauchen kaum Platz und sind einfach zu installieren.
Die Sonden bestehen in der Regel aus zwei U-förmigen Kunststoffrohren, durch die ein Kühlmittel (z.B. Sole) fließt. Diese entnimmt dem Erdreich Wärme. Üblich sind Bohrungen bis zu 150 m Tiefe. Mit Erdwärmesonden ist man weitgehend unabhängig von der Grundstücksgröße. Deshalb sind sie auch nachträglich z.B. bei der Altbausanierung einfach zu installieren. Erdsonden haben eine fast unbegrenzte Lebensdauer. Ihre Installation ist in der Regel aber genehmigungspflichtig! Die Länge der Sonde wird durch die benötigte Heizleistung* und die Geologie des Untergrundes bestimmt. Als Faustformel kann die Heizleistung in kW mit 20 lfm pro kW multipliziert werden.
Je mehr Energie Ihr Gebäude benötigt, desto länger muss die Sonde werden. Daher sollte ein Bestandsgebäude vorher immer thermisch saniert werden.
Grundwasser
Grundwasser bietet sehr gute Voraussetzungen für die Wärmepumpe. Selbst an den kältesten Tagen beträgt die Wassertemperatur immer noch 7 bis 12 °C.
Über einen Förderbrunnen auf Ihrem Grundstück wird Grundwasser entnommen und direkt der Wärmepumpe zugeführt. Das abgekühlte Wasser wird anschließend über einen Schluckbrunnen wieder dem Boden zurückgegeben. Der Abstand zwischen beiden Brunnen sollte mindestens 10 m betragen. Dabei ist die Fließrichtung des Grundwasserstromes zu beachten.
Die Fördermenge der Brunnenpumpe wird durch die benötigte Heizleistung* bestimmt. Als Faustformel kann die Heizleistung in kW mit 250 l/h pro kW multipliziert werden.
Je mehr Energie Ihr Gebäude benötigt, desto größer muss die Brunnenanlage sein. Daher sollte ein Bestandsgebäude vorher immer thermisch saniert werden.
Vor der möglichen Nutzung ist in jedem Fall eine wasserrechtliche Genehmigung einzuholen. Außerdem gilt es zu prüfen, ob Grundwasser in ausreichender Menge und nutzbarer Qualität zur Verfügung steht.
Luft
Auch Luft eignet sich prinzipiell als Wärmequelle. Sie sollte aber nur bei Niedrigstenergie- bzw. Passivhäusern gewählt werden (Energiequalität A mit maximal 25 kWh/m2a). Außenluft ist überall in unbegrenzter Menge verfügbar und besonders leicht zu erschließen. Sie wird von der Außeneinheit der Wärmepumpe direkt angesaugt. Die Kosten für die Wärmequellenerschließung entfallen. Dafür ist mit einer minimalen Geräuschentwicklung zu rechnen. Da an der Außeneinheit Kondenswasser entsteht, ist im Winter auf eine energieoptimierte Enteisung derselben zu achten. Einen entscheidenden Nachteil hat die Wärmequelle Luft: An den kältesten Tagen muss am meisten geheizt werden. Bei tiefen Außenlufttemperaturen kann die Luftwärmepumpe aber nicht effizient arbeiten. Deshalb sollte ihr Haupteinsatzgebiet ausschließlich in Gebäuden mit einem überdurchschnittlich guten Dämmstandard liegen. Neueste Luftwärmepumpen nutzen Solarenergie zur Vorwärmung der Luft. An kalten und bewölkten Tagen – wenn die Solaranlage nicht genügend Energie für die Aufwärmung des Wassers zur Verfügung stellt – kann zumindest die Ansaugluft über einen Wärmetauscher vorgewärmt werden. Damit steigt die Effizienz der Luftwärmepumpe. Außerdem kann das Warmwasser im Sommer mit Solarenergie höchst effizient erzeugt werden.
Kombigeräte
Kombigeräte (auch Kompaktgeräte) sind Lüftungsgeräte, die mit einer Wärmepumpe kombiniert sind, d.h. Lüftung, Heizung, Warmwasserbereitung und -speicherung sind in einem Gerät vereint. Es gibt zwei Varianten.
1. Kombigerät mit Luftheizung:
Die Verteilung der Heizwärme erfolgt ausschließlich über die Luft. Diese Art der Beheizung ist nur bei Passivhäusern (A++) möglich. Die Zuluft wird über einen Wärmetauscher mit der Abluft auf rund 17 °C vorgewärmt. Die in der Abluft verbliebene Restwärme wird anschließend von einer Wärmepumpe für die Raumheizung und die Warmwasserbereitung genutzt.
2. Kombigerät mit Luftheizung und wassergeführtem Wärmeverteilsystem:
Die Wärme wird vorwiegend über ein wassergeführtes Wärmeabgabesystem (Fußboden-, Wandheizung, Niedertemperatur-Heizkörper) und nur teilweise über die Luft eingebracht. Diese Variante nutzt nicht nur die Wärme der Abluft, sondern zusätzlich noch die Wärme der Außenluft oder des Erdreichs. Sie erreichen dadurch eine höhere Heizleistung. Zusätzlich besteht hier die Möglichkeit, eine Solaranlage zu integrieren.
