Erdsonde

Eine der effektivsten Methoden rund ums Jahr Wärme zu gewinnen, ist die Wärme in großer Tiefe zu gewinnen. Je nach Bodenbeschaffenheit und Wärmebedarf sind bis zu 100 m Tiefe üblich, um die Heizwärme mit einer Tiefensonde zu gewinnen.

Vorteil:

• gleichbleibend hohes Temperaturniveau rund ums Jahr
• ab 15 m Tiefe durchschnittlich 10 °C
• steigendes Temperaturniveau (+1 °C alle 33 m)
• hoher gesamt Wirkungsgrad der Wärmepumpe
• kaum Einfluss auf die Umgebung
• keine Geräuschemissionen im Betrieb
• nahezu unsichtbar
• wartungsarm
• extreme langlebigkeit (bis zu 100 Jahre für die Sonde)

Nachteil:

• größerer Aufwand für die Errichtung
• höhere Anfangsinvestitionskosten
• nicht in jedem Gebiet geeignet, da regulatorische Besonderheiten oder Bodenbeschaffenheiten berücksichtigt werden müssen
• Platz für Bohrgerät etc. muss während der Bauphase gegeben sein
• in der Regel genehmigungspflichtig
• Bohrung ausschließlich über Fachfirma möglich (neben dem Installateur ist ein weiteres Gewerk nötig)

Mehr Infos:

Um zu sondieren, ob das Baugrundstück grundsätzlich für Tiefengeothermie geeignet ist, lohnt sich ein Blick in das Kartenwerk der Länder, siehe Liste.

Zur Kostenabschätzung sollte ein Fachbetrieb angefragt werden. Als Faustformel gilt, dass Einfamilienhäuser ca. 160 Bohrmeter brauchen. Wobei im Schnitt 80 - 90 kWh Entzugsleistung pro Bohrmeter angesetzt werden können. Hier kann jeder selbst überschlagen was er mindestens bräuchte. Hinzu kommt noch die Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes. Diese wirkt sich ebenfalls auf die Mindestlänge aus. Der Bohrmeter kostet je nach Beschaffenheit des Untergrunds zwischen 50 bis 60 €, so kommen leicht 8.000 bis 9.600 € zum Erschließen der Wärmequelle zusammen. 

Erdkollektor

Bereits in geringer Tiefe herrscht ein anderes Temperaturniveau als es die Außenluft vermuten lässt. Darum ist ein Flächenkollektor nützlich. Er wird je nach System in 0,8 bis 1,6 Meter unter der Grasnarbe eingelassen und profitiert hier von der Wärmekapazität des Erdreichs (also der Speicherleistung), sowie der Erwärmung durch die Sonne. Es handelt sich quasi um einen saisonalen Speicher, allerdings auf niedrigem Temperaturniveau von ca. 2 °C bei 1,5 m Tiefe während des Wärmeentzugs.

Vorteil:

• moderate Kosten im Vergleich zum Erdkollektor
• wird das Gebäude im Sommer aktiv gekühlt, wird die Wärmequelle aufgeladen
• gute Effizienz auch in der Heizsaison
• keine Geräuschemissionen im Betrieb
• nahezu unsichtbar
• mit Genehmigung auch in Wasserschutzgebieten zulässig
• wartungsarm
• langlebig

Nachteil:

• großer Freiflächenbedarf (Garten)
• Abschattung des Gartens ist zu vermeiden
• Bäume können aufgrund ihres Wurzelwerks schädlich sein
• Größere Aufwände bei der Installation
• höhere Anfangsinvestition

Mehr Infos:

Im Schnitt kann man überschlägig annehmen, dass man pro Quadratmeter Wohnfläche dass doppelte an Freifläche für den Flächenkollektor braucht. Dies hängt allerdings neben dem Dämmwert des eigenen Hauses maßgeblich von der Beschaffenheit des Untergrundes ab. Sehr feuchte Böden leiten besser die gewünschte Wärme und speichern auch mehr davon. Sandige Böden sind hingegen weniger gut geeignet. Entsprechende Tabellen geben einen guten Aufschluss. Für alles weitere sollte man ein Bodengutachten beauftragen. Die Temperaturen im ungestörten Erdreich kann man mit 2 °C zum Heizen annehmen, entsprechend positiv verhält sich die Jahresarbeitszahl (JAZ) der Wärmepumpe. Die Kosten pro Quadratmeter Flächenkollektor liegen zwischen 10 bis 15 €. Die Preise zur Ersdchließung schwanken entsprechend zwischen 3.000 und 7.000 € für die Realisierung des Erdkollektors.

Luft-Wasser-Wärmepumpe

Luft-Wasser-Wärmepumpen gehören mit über 70% Marktanteil zur größten Gruppe. Dies liegt zum einen am geringen Installationsaufwand und zum anderen an den geringen Hürden zur Errichtung des Systems. Die Investitionskosten sind mitunter am geringsten. Ferner werden meist nur zwei Gewerke für die Installation benötigt (Heizungsinstallateur und Elektriker), Erdarbeiten können größtenteils ausbleiben.

Die Luft-Wärmepumpe gewinnt die nötige Heizenergie aus der Außenluft indem sie diese mittels eines Ventilators über einen Wärmetauscher führt.

Vorteil:

• geringe Installationskosten
• geringer Installationsaufwand
• meist frei von Genehmigungsverfahren
• sehr große Herstellerauswahl, sowie Ausführungsformen
• in manchen Fällen wird die Wärmepumpe inklusive einer Wärmerückgewinnungseinheit ausgestattet. Verbrauchte Raumluft wird dann auf einem sehr hohen Temperaturniveau Wärme entzogen (so geht weniger Wärme an die Umwelt verloren)
• Warmwasser im Sommer lässt sich sehr effizient erzeugen
• kompakte Anlage, kurzweilige Installation

Nachteil:

• geringerer Wirkungsgrad während der Heizperiode
• Wenig geeignet in Gebieten mit sehr strengen Außentemperaturen (Höhenlagen, schwäbische Alp etc.)
• die Außeneinheit ist  sichtbar und beansprucht Raum im Freien
• Gerät verursacht Geräusche im Freien
• ein Mindestabstand von 3 m zur Grundstücksgrenze gilt als obligatorisch, andernfalls entsteht eine Grundlast auf dem Nachbargrundstück (eintragungspflichtig)
• unter der Außeneinheit muss ein Kondensatablauf geschaffen werden

Mehr Infos:

Je nach Klimazone sollte man sich sehr genau überlegen, ob eine Luft-Wasser-Wärmepumpe die richtige Wahl ist. Eine gute Übersicht über die Klimazonen bietet der Bundesverband Wärmepumpen e.V. auf seiner Klimakarte. Bei sehr effizienten Gebäuden (Neubauten mit Lüftungssystem) machen Luft-Wasser-Wärmepumpen zumeist immer Sinn,  da sie sehr gut zur Wärmerückgewinnung aus der verbrauchten Raumluft geeignet sind. Ansonsten sollte man sich in kälteren Klimazonen Gedanken über eine hybride Wärmepumpe mit mehreren Wärmequellen oder einem bivalenten Betrieb z.B. in Kombination mit einem Holzofen machen. Dann lässt sich auch an sehr kalten Tagen über den zusätzliche  Erzeuger heizen und die ineffektive Betriebszeit  wird so klein wie möglich gehalten. Auch die nötige Anlagenleistung kann nach unten gebracht werden. Wir empfehlen unsere Wärmepumpenberatung zu nutzen, um eine richtig dimensionierte Wärmepumpe zu finden.  Für ein Einfamilienhaus kann man zum Erschließen der Wärmequelle Luft mit einer Investition von ca. 4.000 € rechnen, im Vergleich zu den anderen Systemen ein eher kleiner Posten, der noch um das Grundgerät und die Installation ergänzt wird. 

Die Ausführungsformen von Luftwärmepumpen sind immens. Es gibt die verschiedensten Kombinationsmöglichkeiten. Außeneinheiten mit integriertem Kompressor (mono Gerät), mit Kompressor im Gebäude (split Gerät), kompletter Luftführung und Wärmetauscher im Gebäude (Außeneinheit entfällt), mit aktiven Wärmetauschern auf dem Dach (insbesondere in den Niederlanden) oder mit Wärmerückgewinnung aus der verbrauchten Raumluft etc..

Wer die Nachteile einer Luftwärmepumpe nicht tragen möchte. könnte mit einem großflächigen Wärmetauscher auf dem Dach glücklicher werden. Geräusche eines aktiven Lüfters entfallen, siehe Außenkollektoren oder hybride Kollektoren.

Wärmequelle Grundwasser

Eine der effizientesten Wärmequellen ist das Grundwasser. Steht dieses kontinuierlich und rund ums Jahr in geringer Tiefe an, lohnt es sich Gedanken über dessen Erschließung zu machen. Grundwasser steht im Jahresverlauf mit rund 10 °C zur Verfügung, eine der höchsten Quelltemperaturen und die wir an vielen Standorten vorfinden können.

Vorteil:

• einer der höchsten Wirkungsgrade; auch für Sanierungen oder Quartiere sehr gut geeignet
• Quelltemperatur zwischen 8 und 12 °C
• konstante Quelltemperatur
• Grundwasser kann bei entsprechender Genehmigung für "natural cooling" genutzt werden
• geringer Platzbedarf

Nachteil:

• kostspielige und aufwendige Installation, Brunnen und Schluckbrunnen müssen erschlossen werden
• Grundwasserpegel muss stabil sein, da andernfalls nachgebort werden muss
• aufwendigstes Genehmigungsverfahren
• in Wasserschutzgebieten nicht zugelassen
• ausreichend Abstand zwischen den beiden Brunnenbohrungen erforderlich
• nur bei sehr hohem Grundwasserstand eine gute Alternative, da sonst die Wasserförderung zu energieintensiv wird
• nur mit entsprechenden Fachunternehmen realisierbar

Mehr Infos:

Zu Beginn der Wärmepumpen-Ära war die Wasser-Wasser-Wärmepumpe eine der führenden Technologien, da sie anfängliche Schwächen in der Wärmeverteilung auszugleichen wusste. Heute hat sie ein Nischendasein, da sie den Installateuren zumeist nicht als erstes in den Sinn kommt. Außerdem gilt es einiges zu beachten. Die Anlagen sind immer genehmigungspflichtig und müssen auch bei der Wiederaußerbetriebsetzung angezeigt werden. Ferner ist darauf zu achten, dass der Brunnen zum Fördern des Grundwassers in entgegengesetzter Flussrichtung zum "Schluckbrunnen" sitzt und weit genug von diesem entfernt ist. Fragen, die man mit einem Experten klären sollte. Auch sollte man sichergehen, dass das Grundwasser keinen großen z.B. jahreszeitlich bedingten Schwankungen unterliegt, da dies die Effizienz oder gar die Funktion der Anlage beeinträchtigen kann. Der Mehraufwand zum Erschließen des Grundwassers hängt von der nötigen Leistung und der Bohrtiefe ab. Sie kann mit 4.500 bis 5.500 € angenommen werden. Dennoch bleibt die Wasser-Wasser-Wärmepumpe gerade in Punkto Effizienz einer der Könige. Prüfen Sie deshalb immer genau, ob diese Technologie für Sie in Frage kommen kann!

Saisonaler Wärmespeicher

Eine der "abwegigsten" Wärmequellen, zumindest auf den ersten Blick. Den Ingenieur erfreut der saisonale Wärmespeicher, der seine volle Wärmekapazität beim Gefrieren des Wassers abgibt. Leider ist das so wenig intuitiv, dass selbst Größen wie Viessmann beim Vermarkten der Eisspeicherheizung gescheitert sind.

Der Eisspeicher ist im Endeffekt eine große Zisterne. Zu Beginn der Heizperiode ist das darin enthaltene Wasser flüssig. Beim Heizen des Hauses wird dem Wasser Wärme entzogen. Anfangs sinkt die Temperatur, bis das Wasser auf 0 °C abgekühlt ist. Beim Gefrieren des Wassers gibt dieses die 80-fache Menge an Energie ab verglichen mit einer einfachen Abkühlung des Wassers um 1 °C (Kelvin). Der Wechsel des Aggregatzustands setzt immens viel Wärme frei, ganz ähnlich wie bei einem Handwärmer, der ebenfalls beim Erstarren gespeicherte Energie in Form von Wärme abgibt. So lässt sich in 10 Kubikmetern null grätigem Wasser so viel Energie speichern wie in 110 Litern Heizöl. Was umweltfreundlicher ist liegt auf der Hand ;-)

Vorteil:

• konstante Temperatur
• im Sommer wird der Speicher reaktiviert
• Temperaturen über denen von erdgebundenen Flächenkollektoren sind möglich
• verhältnismäßig geringer Platzbedarf
• Wärmegewinn aus dem umgebenden Erdreich 
• "natural cooling" beim Auftauen (Klimatisierung des Wohnhauses)
• hohe Langzeitstabilität
• im Winter mit der Energie aus dem Sommer heizen
• solare Erträge können auch im Sommer sehr gut verwendet werden
• gute Eignung für Quartierslösungen

Nachteil:

• das mittelhohe Temperaturniveau
• ein Platz zur Einbringung eines großen Betonbehälters im Untergrund muss gegeben sein
• nur für Gebäude mit verhältnismäßig geringem Energiebedarf nutzbar
• die verhältnismäßig seltene Ausführung
• die hohen Investitionskosten
• zusätzlich ist eine Wärmequelle zum Reaktivieren des Speichers im Sommer nötig

Mehr Infos:

Die Kosten für einen Eisspeicher richten sich vor allem nach den "Behälter"- und Erdarbeitskosten. Außerdem kommen zu den Kosten einer handelsüblichen Sole-Wasser-Wärmepumpe auch noch Kosten für das Reaktivierungsequiptment (z.B. eine solarthermische Anlage) hinzu. Bei Niedrigenergiehäusern können sich die Kosten in Grenzen halten und ggf. sind auch keine oder kaum Systeme nötig, um Sonnenenergie direkt in den Eisspeicher zu führen, da alleine die Klimatisierung des Gebäudes für das Reaktivieren des Eisspeichers ausreicht. In einem Kubikmeter Wasser-Eis lassen sich ca. 93  kWh thermische Energie speichern.

Überschlägig kann man in der Literatur für den Eisspeicher Mehrkosten in Höhe von 10.000 € für den Behälter + 5.000 € für die Erdarbeiten entnehmen.

PVT-Module

PVT steht für Photovoltaik & solare Thermie, damit vereinen die Module was logisch zusammengehört. Zwar nutzen PV-Module die Solarstrahlung mit bis zu 23% aus und wandeln das Sonnenlicht in Strom, jedoch haben sie einen noch deutlich höheren Absorptionsanteil, weshalb die schwarzen Module in der Sonne auch ordentlich Temperatur bekommen. Ein Effekt der sich gezielt nutzen lässt. PVT-Module sind in der Regel so konstruiert, dass sie neben der anfallenden Abwärme aus der Stromproduktion auch passiv Wärme aus der Umgebungsluft gewinnen können, sodass die Wärmezufuhr auch dann noch gesichert ist, wenn die Sonne mal nicht scheint.

Vorteil:

• geringerer Flächenbedarf dank Doppelnutzen
• hohe staatliche Förderung (bis zu 90% der möglichen Förderquote) für PVT-Module
• Brauchwarmwasser Erwärmung im Sommer direkt und ohne Wärmepumpe über die PVT-Module
• größere Stromausbeute durch aktiv gekühlte PV-Wafer (ca. 8% höhere Ausbeute laut Hersteller)
• keine aktiven Lüftergeräusche im Außenbereich

Nachteil:

• es müssen sowohl Strom als auch Rohrleitungen aufs Dach gelegt werden
• die Anschaffungskosten sind insgesamt hoch
• im tiefen Winter folgen die Nachteile einer Luftwärmepumpe wobei ein vereinfachtes Abtauen möglich ist
• Dachfläche/Aufstellungsfläche mit entsprechender Ausrichtung muss in ausreichender Fläche zur Verfügung stehen
• Die Auslegung ist insgesamt kompliziert, wird jedoch von den Herstellern übernommen

Mehr Informationen:

Es gibt nur eine Handvoll Hersteller die Anlagen für PVT-Kollektoren anbieten. Neben den Vorteilen ergeben sich erhebliche Anfangsinvestitionen, die Kunden abschrecken.

Auf zwei Quadratmetern lassen sich je Ausrichtung ca. 600 Watt Wärmeleistung generieren, entsprechend kann die nötige Dachfläche aufsummiert werden. 

Nutzen was sich integrieren lässt

Neben dem Eisspeicher und der Grundwassernutzung gibt es noch eine Zwischenstufe, die man mehr oder weniger intensiv treiben kann.

Wasser hat eine relativ gute Wärmekapazität. Daher ist es nicht verwunderlich, dass insbesondere feuchte Böden gut für oberflächennahe Erdwärme geeignet sind. Weitet man seinen Blick, findet man rasch auch ganz eigene Wärmereservoire. So kann neben einem natürlichen Gewässer auch z.B. ein Schwimmteich in Frage kommen, um aussreichend Wärme mit einem hohen Temperaturniveau anzubinden. Dabei kann es ausreichend sein, die soleführende Verrohrung unterhalb der Teichfolie zu verlegen. Wichtig ist neben einem aussreichenden Volumen noch eine genügend große Tauscherfläche über die Soleleitung herzustellen.

Vorteil:

• das hohe Temperaturniveau ist ideal
• passive Solarerträge auf der Gewässeroberfläche sorgen für die Reaktivierung des Wärmespeichers
• Ein Schwimmteich ist schön und bietet Platz für Leben
• Das Start-up Naturspeicher bietet zusätzliche Aktivierungsmöglichkeiten für optisch ansprechende Springbrunnen und Co.; über die Außenluft lässt sich der Speicher über Tag regenerieren
• Soleleitungen zu verlegen ist nicht sehr aufwendig oder kompliziert
• die Anomalie des Wassers (größte Dichte bei 4 °C) sorgt dafür, dass die Soleleitung im Untergrund immer eine moderate Vorlauf Temperatur zur Verfügung hat

Nachteil:

• noch vor der ersten Heizperiode muss der Wärmespeicher stehen
• er muss ausgelegt und angelegt werden, die Kosten für das Projekt teilen sich dabei auf das Erschließen der Energiequelle und die eigentlichen Kosten für das jeweilige Gewässer
• ein Energiespeicher an der Oberfläche benötigt relativ viel Fläche
• vermutlich sollte der Teich von Zeit zu Zeit entschlammt werden, da der Schlamm sonst die natürliche Zirkulation unterbricht

Mehr Infos:

Ausschlaggebend für die Planung des Naturspeichers ist wie immer der geplante Wärmebedarf des zu beheizenden Objekts. Insgesamt sollte so geplant werden, dass es nach Möglichkeit nicht oder nur zu einer geringen Vereisung kommt. Der Energiegehalt von Wasser ist dabei klar.

Man sollte darauf achten, dass die Entzugsleistung pro Quadratmeter am Teichgrund nicht zu groß ist, dann kann erkaltetes Wasser kontinuierlich aufsteigen und es kommt nicht zu einer Vereisung am Grund des Teiches. Das Start-up Naturspeicher  bietet für Gewerbeimmobilen die Auslegung inkl. Regenerationstechnik über Springbrunnen-Anlagen.

Energiezaun oder Außenkollektor

Wirkprinzip wie bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe allerdings ergänzt um z.B. solare Erträge und ohne aktive Lüftung. Je nach Ausführung spielt die Sonne eine mehr oder weniger große Rolle. Es gibt ganz unterschiedliche Varianten. #Energiezäune, #Flächenkollektoren auf dem Dach oder #Energieskulpturen. Allen gleich ist, dass sie thermische Energie über eine große Oberfläche aus der Umgebungsluft holen und passiv solare Erträge mitnutzen. Allerdings sind die Varianten nicht sehr verbreitet.

Vorteil:

• integriert in der Landschaft (z.B. mit Edelstahlzäunen)
• geräuscharm wie eine Erdwärmeanlage
• höherer Wirkungsgrad im Gegensatz zu reinen Luft-Wasser-Wärmepumpen, wenn es auf solare Erträge optimiert wird und die Tauscherfläche groß gewählt wird

Nachteil:

• kein effektiver Schutz gegen Vereisung
• je nach Anspruch relativ teuer
• größeren umweltbedingten Einflüssen ausgesetzt
• wird nur selten ausgeführt, entsprechend wenig Erfahrung im Handwerk vorhanden

Mehr Infos:

Der Außen- respektive Flächenkollektor kann einen sehr schönen optischen Eindruck machen und sich perfekt in die Außengestaltung einfügen. Legt man weniger Wert auf die Materialwahl kann es sich auch um eine preiswerte und energetisch günstigere Wahl als bei der klassischen Luft-Wasser-Wärmepumpe handeln. Im Netz finden sich viele Ausführungsbeispiele, welche sich auch mit den hier gegebenen Suchbegriffen eingrenzen lassen.

Niedertemperatur-Netze

Ob Hype oder echte massentaugliche Innovation im Wärmesektor soll hier nicht Thema sein. Dabei liegen die Vorteile auf der Hand. Die höchsten Kosten bei der Anschaffung einer Wärmepumpe gehen meist auf die Erschließung der Wärmequelle zurück oder sie geht zu Lasten von Raum und Effizienz. Bei der Fernwärme hingegen liegt die höchste Investition im mächtigen Rohrnetz. Die Effizienz leidet immer, da permanent Wärme an den Untergrund verloren geht. Ein Manko das gerade auf Übertragungsstrecken schon so manche Wirtschaftlichkeitsrechnung dahingerafft hat.

Bei kalten Wärmenetzen hingegen kommt die Kommune für die Erschließung der Wärmequelle auf. Die Besitzer*in der Wärmepumpe muss auf keine Bohrfirma warten, sondern kann direkt die Sole des kalten Netzes nutzen. Die Anhebung des Temperaturniveaus zum Heizen erfolgt in einem nicht ganz kühlschrankgroßen Aggregat. Wärmeverluste treten bei der Übertragung durchs Netz nicht mehr auf.

Vorteil:

• schnelle und kostengünstige Realisierung für die Eigentümer
• beste Abstimmung auf die lokalen Gegebenheiten durch die Quartiersplaner*in
• auch aufwendige und tiefe Bohrungen können sich für die Energie-Community im Netzverbund lohnen

Nachteil:

• es gibt keine freie Quellwahl
• Kosten für Anschluss und Bereitstellung müssen geleistet werden
• die eigene Wärmepumpe muss auf das angebotene Temperaturniveau abgestimmt werden
• Ist ein Quartier durch ein kaltes Wärmenetz erschlossen, wird in der Regel ein Anschlusszwang verfügt 

Weitere Informationen finden Sie auf der 

Praxisplattform Nahwärme.

Abfall-Wärme?

Nicht nur in der Großindustrie gehen täglich Petajoule an Wärme verloren, nein auch ich lasse sie jeden Tag praktisch ungenutzt mit meinem Duschwasser in den Ausguss laufen. Auch sämtliche unserer wasserführenden Haushaltsmaschinen tun es Tag für Tag. Energetisch hochwertiges Heißwasser geht in den Kanal. Genau dort kann die Wärme auch  zurückgewonnen werden. Ähnlich wie Licht ist Wärme nicht zwingend an einen Stofftransport gebunden. Weshalb Wärme aus der Kanalisation auch nicht stinkt ;-). So kann hygienisch einwandfrei über in den Kanal eingelassene Wärmetauscher zurückgewonnen werden, was wir brauchen. Aufgrund der Durchmischung warmer und kalter Stoffströme kommen wir auch hier zumeist nicht an einer Wärmepumpe vorbei.

Vorteil:

• Abwasser kann sowohl als Wärmequelle als auch als Wärmesenke zum Kühlen genutzt werden
• das Temperaturniveau ist deutlich höher als in der oberflächlichen Geothermie entsprechend gering fallen die Kosten für die Hilfsenergie der Wärmepumpe aus
• Keine zusätliche Geräuschentwicklung oder verstellte Fläche

Nachteil:

• Das Kanalsystem lässt sich nicht jeden Ortes als kontinuierliche Wärmequelle nutzen
• ein kontinuierlicher Abwasserstrom sollte gewährleistet sein (mindestens 5.000 Einwohner oder entsprechendes Industriegebiet sollten vorgelagert sein)
• das Invest in die Rückgewinnung von Abwasserwärme lohnt sich nur für größere Objekte

Mehr Infos:

Die UHRIG Group hat sich seit über 10 Jahren Expertise  bei der energetischen Nutzung des Abwasserkanals aufgebaut. Sie stellt den 

technischen und wirtschaftlichen Nutzen gut dar. Die wirtschaftlichkeit ist nach deren Angaben allerdings erst ab ca. 10 bis 20 Wohneinheiten gegeben. Dafür können sich Eigentümer im Fall der Nutzung sicher über Anerkennung und auch regionale Förderung freuen.

Möchte man nicht gleich sein ganzes Haus beheizen, gibt es auch Systeme (Video) die einem die Wärmerückgewinnung aus dem eigenen Abwasser ermöglichen.

Das Beste aus mehreren Energiequellen

Auch dies wird am Markt angeboten. Geothermie ist in der Regel teuer oder nur begrenzt nutzbar. Mit hybriden Anlagen lässt sich das Problem beheben, in dem z.B. eine zusätzlicher Luftwärmetauscher mit eingebunden wird. Die Maßnahme ist bestechend, denn während in der Übergangszeit COPs über 6 mit dem Luftaggregat erreicht werden können, springt bei tiefen Außentemperaturen die Geothermie mit z.B. 8 °C Sole-Temperatur ein. Nicht nur die Wahl des jeweils effizienteren Systems hilft bei der Steigerung der Effizienz. Dadurch, dass die geothermische Bohrung geschont wird, kann sich diese besser akklimatisieren (wieder auffrischen) und kann somit entsprechend kleiner ausgelegt werden. Das spart Bohrmeter und macht die Investition günstiger.

So wie im Beispiel lassen sich unterschiedliche Quellen mit den verschiedensten Vor- und Nachteilen kombinieren. Eine günstige Auslegung vorausgesetzt.

Vorteil:

• immer die beste Systemeffizienz ausnutzen und dadurch Strom sparen
• Bohrkosten sparen oder ein zu geringes Flächenangebot kompensieren
• manche Systeme bieten das aktive Reklimatisieren von geothermischen Anlagen oder Eisspeichern; so lässt sich Energie aus dem Sommer in den Winter überführen
• sehr viele unterschiedliche Quellen lassen sich kombinieren

Nachteil:

• Die veränderte Kostenstruktur ist eher unattraktiv für Objekte mit geringem Energiebedarf
• größere Komplexität, damit erhöhter Planungsaufwand und geringere Angebotsvielfalt
• nur wenige Anbieter unterstützen mehrere Quellen zur gleichen Zeit und steuern diese auch mit einer guten Logik an
• von der Stange verfügbar können in der Regel "nur" zwei unterschiedliche Quellen miteinander kombiniert werden

Mehr Infos:

Neben der Effizienzsteigerung und den Kosten gibt es auch die Möglichkeit über ein Hybrid-System den Einsatz einer Wärmepumpe für das Heizen zu ermöglichen.

Anbieter wie das Start-up Terra Booster möchten nicht nur die Effizienz steigern und geothermische Anlagen entlasten, sie können sogar falsch ausgelegte Anlagen retten und Betreiber*innen deren Bodengutachten nicht aufgegangen ist z.B. vor einer Kostenexplosion bewahren.

Hersteller die hybrides Heizen mit einer Wärmepumpe ermöglichen sind zum Beispiel:

• ECO Forest
• Viessmann

Spitzenklasse Direktkondensation/Direktverdampfung

Um die Vorteile von direktarbeitenden Wärmepumpensystemen zu verstehen, sollte man das Funktionsprinzip der Wärmepumpe verstanden haben. Letztlich arbeiten Wärmepumpen immer nach dem gleichen Prinzip. Das Kältemittel wird wie im Inneren des Kühlschranks verdampft und nimmt dabei Wärme auf. Über den Kompressor wird das dampfförmige Kältemittel komprimiert. Wie beim Luftpumpen ändert das Kältemittel während der Kompression seine Temperatur. Anschließend gibt das Kältemittel die Wärme über den Kondensator (Wärmetauscher) wieder ab und kondensiert. Das nun flüssige Kältemittel wird nun über das Expansionsventil wieder entspannt und kann erneut verdampfet werden. Der Zyklus beginnt von vorne.

Bei der Wärmepumpe dient die Umwelt als Wärmequelle. Sie ist natürlich, erneuerbar und geht über die Gebäudehülle auch wieder in die Umgebung verloren.

Klassisch wird die Umweltwärme über ein Rohrsystem mit Wasser gesammelt. Da das Wasser beim Heizen im Winter auch Minusgrade annehmen kann, wird es mit Frostschutz versetzt. Es heißt dann Sole. Die Sole gibt die gesammelte Umweltwärme über einen Wärmetauscher an das Kältemittel ab, welches daraufhin verdampft. Die abgekühlte Sole wird durch das Rohrsystem in der Umwelt wieder zum Sammeln geschickt.

Bei der Direktverdampfung verzichtet man auf die Sole und einen zusätzlichen Wärmetauscher. Die Verdampfung erfolgt direkt an oder in der Quelle. Das heißt in den Vorgarten oder z.B. in den Luftwärmetauscher einer Luft-Wasser-Wärmepumpe wird ein Rohrsystem mit Kältemittel eingebracht, welches thermische Energie aus der Umwelt aufnimmt und dabei verdampft.

So wird ein Zwischenschritt gespart. Die Systemeffizienz nimmt zu und die Wärme kann besser verwertet werden, da Wärmetauscher auch immer die gegeben Temperaturspreizung reduzieren. Dann muss mehr Arbeit geleistet werden, um das Temperaturniveau wieder anzuheben (z.B. muss die Luftpumpe höher komprimieren, um den Verlust an Temperaturdifferenz auszugleichen).

Die Direktkondensation funktioniert analog. Nur ist nicht die Wärmequelle involviert, sondern das zu beheizende Objekt. In der einfachsten Ausführung wird der Wärmetauscher zum Beheizen des Heizungswassers ersetzt und die Kondensation erfolgt direkt im Schichtenspeicher, innerhalb einer geschlossenen Rohrwendel die sich durch den Pufferspeicher windet. Eine zusätzliche Zirkulationspumpe muss nicht betrieben werden und die Schichtung im Pufferspeicher bleibt sicher erhalten.

Kompliziert wird es, möchte man auf das wasserführende System komplett verzichten. Dann erfolgt die Kondensation direkt im wohnraumgebundenen Heizsystem z.B. der Fußbodenheizung. Dies bedeutet dann allerdings ein grundlegend anderes, aber auch sehr effizientes Gesamtsystem.

Vorteil:

• höhere Effizienz
• weniger Komponenten
• effizientere Schichtung im Pufferwärmespeicher
• Wärme kann über einen weiten Temperaturbereich abgeben werden
• kleinere Leitungsquerschnitte bei Durchführungen durch die Aussenwand des Gebäudes
• weniger Temperaturverlust als beim Transport von hochtemperiertem Heizmedium
• Umwälzpumpen für Sole und Heizwasser können entfallen, Energie wird eingespart
• weniger Komponenten führen zu weniger Ausfällen

Nachteil:

• höhere Anfälligkeit für Undichtigkeiten
• mehr Kältemittel von Nöten
• wenige Anbieter
• mehr Gewerke involviert, da an offenem Kältesystem gearbeitet werden muss

Mehr Infos:

Direktarbeitende Wärmepumpensysteme sind eine tolle Lösung, um die Effizienz des Systems effizient zu steigern. Letztlich kommt es aber darauf an, ob man auch ein entsprechendes Angebot in der eigenen Region vorfindet, da die Fachbetriebe die sich mit dieser Technik auskennen noch rar gesät sind. Außerdem bleibt die Wahl der möglichen Wärmequellen das entscheidende Kriterium, um Investitionen und Energiekosten in ein wirtschaftliches Verhältnis zu bringen.