Erdsondenheizung: Mit der Wärme aus dem Erdreich heizen

Die Erdsondenheizung ist gross im Kommen. Angesichts der Diskussionen um Klimawandel und den steigenden Öl- und Gas-Preisen setzen immer mehr Hausbesitzer auf Wärmepumpen, welche die erneuerbare und emissionsfreie Wärme aus der Erde fürs Heizen bezieht.

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Erdsondenheizungen entziehen der Erde die Wärme zum Beheizen Ihres Eigenheims. Foto: © LCalek / iStock / Thinkstock
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Wärmepumpen-Heizungen sind zum einen wegen ihrer Öko-Bilanz beliebt. Denn die Wärmepumpe nutzt die einheimische und erneuerbare Umgebungswärme (Luft, Erde, Wasser) zum Heizen oder zur Warmwasseraufbereitung. Zum andern werden sie auch wirtschaftlich zunehmend interessanter, wenn man sich die steigenden Preise für die nicht erneuerbaren Energiequellen wie Gas und Öl vor Augen hält. Besitzer von Wärmepumpen-Heizungen sind von Preisschwankungen am Energiemarkt unabhängig. So überrascht es nicht, dass bereits jedes dritte neu gebaute Einfamilienhaus mit einer Wärmepumpe beheizt wird. Je nach Funktionsweise entzieht die Wärmepumpe dann der Luft oder dem Erdreich Wärme.

Funktionsweise von Erdsondenheizungen

Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen, abhängig ob die Pumpe der Luft, der Erde oder dem Wasser Wärme entzieht. Im folgende wird Ihnen die Funktionsweise einer Wärmepumpen-Heizung erläutert, welche dem Erdreich Wärme entzieht.

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Grafik 1 zeigt den Aufbau einer Wärmepumpen-Heizung, welche der Erde und dem Wasser Wärme entzieht. Foto: © arahan - Fotolia.com

Eine Wärmepumpen-Heizung besteht aus drei Teilen, einer Wärme-Quellanlage, einer Wärmepumpe mit Kompressor und einer Wärmeverteilung (siehe Grafik 1, Wärmepumpen-Heizung). Die Wärmequellanlage entzieht der Erde Umgebungswärme. Die Wärmequellanlage wird dabei waagerecht als Erdkollektor oder senkrecht als Erdsonde ins Erdreich installiert. Erdkollektoren heissen Rohrsysteme, welche horizontal unter der Frostgrenze bei einer Tiefe von rund 1 bis 1,5 Meter verlegt werden. Für ein Einfamilienhaus ist dafür eine unbebaute und unversiegelte Fläche von 200 bis 250 Quadratmeter nötig. Denn der Boden bezieht seine Wärme aus Regenwasser und Sonneneinstrahlung. Bei Erdsonden werden die Rohre nach einer Tiefenbohrung bis 10 Meter vertikal ins Erdreich installiert. Ab einer Tiefe von etwa 10 Metern liegt die Temperatur konstant bei rund 10 Grad. Durch die Rohre wird eine frostresistente Flüssigkeit gepumpt. Diese Flüssigkeit transportiert die Umgebungswärme und überträgt diese an ein in der Wärmepumpe zirkulierendes Kältemittel.

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Grafik 2 zeigt den Aufbau einer Wärmepumpe mit Kompressor. Foto: © arahan - Fotolia.com

In der Wärmepumpe zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf ein Kältemittel, das auch bei Minus-Temperaturen kocht und verdampft (siehe Grafik 2, Wärmepumpe). Hier sollten Sie darauf achten, ein möglichst umweltneutrales Kältemittel wie Propan zu nutzen. Beim Verdampfen entzieht das Kältemittel dem Wärmequellenkreislauf Wärme. Der Dampft gelangt in den mit Strom betriebenen Verdichter, auch Kompressor genannt. Dieser verringert das Volumen des gasförmigen verdampften Kältemittels und erhöht damit das Temperaturniveau weiter. Das heisse Kältemittel strömt nun weiter in den Verflüssiger, wo die gewonnene und weiter erhitzte Umgebungswärme an den Wärmeverteiler (Heizungskreislauf) übertragen wird. Dabei verflüssigt sich das Kältemittel wieder und über ein Entspannungsventil, welches den Druck weiter abbaut, wird das nun vollständig abgekühlte und flüssige Kältemittel erneut dem Verdampfer zugeführt.

Die Wärmeverteilung funktioniert wiederum über einen Kreislauf, in welchem der Wärmeträger Wasser oder Luft zirkuliert. Das erhitzte Wasser oder die warme Luft wird durch ein Rohrsystem in die verschiedenen Heizkörper gepumpt, welche die Wärme an die Raumluft abgeben. Als Heizkörper gelten Radiatoren in den Räumen oder Rohrsysteme für Wand- und Bodenheizungen. Anschliessend wird das abgekühlte Wasser oder die abgekühlte Luft zurück zum Verflüssiger der Wärmepumpe geführt.

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Erdsondenheizungen wärmen umweltfreundlich, da die Umgebungswärme eine erneuerbare emissionsfreie Energiequelle ist. Foto: © Nomadsoul1 / iStock / Thinkstock

Im Gegensatz zu Öl- und Gasheizungen ist die Erdwärmepumpe eine umweltfreundliche Variante. Gegenüber fossilen Energieträgern ist die Wärme aus dem Erdreich eine emissionsfreie erneuerbare und somit die Umwelt wenig belastende Energiequelle. Weil eine Wärmepumpen-Heizung für den Betrieb des Kompressors Strom benötigt, wird jedoch oft an der guten Öko-Bilanz gezweifelt. Erdsondenheizungen benötigen im Durchschnitt ein Viertel Antriebsstrom und drei Viertel Erdwärme, um Ihr Eigenheim zu beheizen. Weniger gut schneiden Luft-Wasser-Wärmepumpen ab (entziehen der Luft Umgebungswärme), die einen Drittel Antriebsstrom und zwei Drittel Umgebungswärme benötigen. Dieser Anteil Antriebsstrom steigt noch an, wenn die Aussentemperatur im Winter stark sinkt. «Daher empfehlen Fachleute die Kombination der Luft-Wasser-Wärmepumpen-Heizung mit einer Zusatzheizung, zum Beispiel mit einem einfachen Cheminée-Ofen oder einer anderen mit Holz beheizten Wärmequelle. Bei tiefen Aussentemperaturen unter minus 10 Grad kann man dann ohne Stress und komfortabel auf die kostengünstigere Holzfeuerung umsteigen», heisst es im Ratgeber des Bundesamtes für Energie zu Wärmepumpen-Heizungen.

Besser ist es jedoch, sich gleich bei der Anschaffung für eine Erdsondenheizung zu entscheiden, auch wenn Luft-Wasser-Wärmepumpen in der Anschaffung auf den ersten Blick kostengünstiger sind. Untersuchungen des Bundesamtes für Energie zeigen, dass Sie mit der Sondentechnik für die Kilowattstunden Strom über 40 Prozent mehr Heizwärme erhalten wie bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe. Mit den gesparten Energiekosten können Sie dann die höheren Anschaffungskosten einer Erdsondenheizung leicht amortisieren.

Kosten für eine Erdsondenheizung

Die Kosten für die Anschaffung einer eine Wärmepumpenanlage scheinen auf den ersten Blick gegenüber einer konventionellen Ölheizung hoch. Bei einem Neubau kostet Sie die Installation einer Luft-Wasser-Wärmepumpe um die 25.000 Franken und eine Wärmepumpen-Heizung mit Erdsondentechnik um die 35.000 Franken. Bei der Modernisierung Ihres alten Heizsystems mit einer neuen Wärmepumpen-Heizung müssen Sie mit bis zu 50.000 Franken Baukosten rechnen. In die Preisvergleichs-Berechnung von verschiedenen Heizsystemen müssen Sie jedoch nicht nur die Anschaffungskosten, sondern auch die Energiekosten und die Unterhaltskosten mit einbeziehen. Dann kann eine Erdsondenheizung punkten, denn nur ein Viertel der Heizenergie (Strom für den Antrieb des Kompressors) muss eingekauft werden. Zudem fallen die jährlichen Unterhaltskosten bei einer Erdsondenheizung mit 150 Franken gegenüber Unterhaltskosten bei Ölheizungen mit 450 pro Jahr (für die Reinigung des Tanks und des Kamins) relativ gering aus. Eine Wärmepumpenanlage mit Erdsonde ist praktisch wartungsfrei. Nach der Installation können Sie diese erst einmal vergessen. Erst nach zehn Jahren ist eine Kontrolle des Kompressors und der Flüssigkeit in der Wärmequellanlage nötig und auch vorgeschrieben.

Die hohen Anschaffungskosten für eine Wärmepumpe lassen sich zudem Dank der nationalen und kantonalen Förderung von erneuerbaren Energien noch etwas reduzieren. In vielen Kantonen können Sie die Kosten für den Unterhalt sowie die Investition in erneuerbare Energien ganz oder teilweise von der Steuer abziehen. Zudem werden teilweise Fördergelder für Wärmepumpen gut gesprochen. Mehr Informationen hierzu erhalten Sie bei der Fördergemeinschaft Wärmepumpen Schweiz unter www.fws.ch oder dem nationalen und kantonalen Förderprogramm «Das Gebäudeprogramm» (fördert energieeffiziente Sanierung und erneuerbare Energien) unter www.dasgebaeudeprogramm.ch.

Wissenswertes über Erdsondenheizungen auf einen Blick:

 
  • Erdsondenheizungen bestehen aus drei Teilen: einer Wärmequellanlage, einer Wärmepumpe mit Kompressor und einem Wärmeverteiler.
  • Wärmepumpen arbeiten prinzipiell wie Kühlschränke, allerdings mit umgekehrter Wirkungsweise. Einer natürlichen Wärmequelle (Wasser, Erdreich oder Luft) wird Wärme entzogen, um diese für den Heizbetrieb im Eigenheim zu nutzen.
  • Erdsondenheizungen werden zu einem Viertel mit Antriebsstrom für den Kompressor und zu drei Viertel mit der Umgebungswärme betrieben.
  • Erdsondenheizungen werden hauptsächlich mit einer emissionsfreien erneuerbaren Energiequelle, der Umgebungswärme, betrieben und schonen damit die Umwelt.
  • Die Anschaffungskosten für eine Erdsondenheizung sind im Vergleich mit anderen Heizsystemen relativ hoch. Zieht man die geringen Unterhalts- und Energiekosten in die Berechnung mit ein, sind die jährlichen Heizkosten einer Erdsondenheizung mit anderen Heizsystemen durchaus konkurrenzfähig.

 

 

Quellen: Bundesamt für Energie, energieschweiz.ch, energie extra, Text: Lea Schwer