Wer sich mit dem Bau eines eigenen Hauses beschäftigt und auf der Suche nach einer klimafreundlichen Heizung ist, sollte sich auch mit dem Thema Erdwärme befassen. Die Tatsache, dass die Erde ein im Inneren warmer Planet ist, ist zwar weder einer Geheimnis noch eine besonders neue Erkenntnis. Doch in Zeiten des Klimawandels drängt es sich zur Reduktion des CO2-Ausstosses geradezu auf, die natürliche Erdwärme zu nutzen, um das eigene Traumhaus zu erwärmen. Wie das genau funktioniert und was es dabei zu beachten gilt, erfahren Sie im Folgenden:
SO FUNKTIONIERT DAS HEIZEN MIT ERDWÄRME
Im Inneren Kern unseres Planeten herrschen Temperaturen von über 6.000 Grad Celsius. Von der Erdoberfläche aus wird es umso wärmer, je geringer die Entfernung zum Erdkern ist. Und schon die Restwärme, die unmittelbar unter der Erdoberfläche gespeichert ist, reicht im Prinzip aus, um ein Haus zu erwärmen.
Allerdings muss die oberflächennahe Erdwärme mittels einer Wärmepumpe auf das für die Heizung bzw. Warmwasserbereitung benötigte Temperaturniveau von 35-55 Grad Celsius angehoben werden: Im Verdampfer der Wärmepumpe nimmt ein Kältemittel die dorthin transportierte Erdwärme auf und verdampft. Der in der Regel strombetriebene Kompressor verdichtet das nunmehr dampfförmige Kältemittel und erhöht dadurch Temperatur und Druck. Im Kondensator gibt das heiße Gas Wärmeenergie an das Heizsystem ab und kondensiert anschließend, unterstützt durch ein sogenanntes Entspannungsventil, wieder zu Kühlmittel, so dass der Kreislauf von vorne beginnen kann.
DIE ROLLE DER „JAZ“ IN DER ERDWÄRMEHEIZUNG
Die Erdwärmepumpe ist umso effizienter, je weniger elektrische Antriebsenergie benötigt wird, um durch Kompression die gewünschte Zieltemperatur zu erreichen. Das Verhältnis von eingesetzter Energie und erzeugter Wärmeenergie wird Jahresarbeitszahl (JAZ) genannt. Ein sehr guter Wert ist z.B., wenn eine Wärmepumpe in einem Jahr mit Hilfe von 1.500 kWh elektrischer Energie 6.750 kWh Wärmeenergie produziert und damit über eine JAZ von 4,5 verfügt.
Beeinflusst wird die JAZ zu einem durch die Temperaturdifferenz zwischen Ausgangstemperatur der Erdwärme und Zieltemperatur der Heizung. Deshalb kombinieren Sie eine Erdwärmeanlage am besten mit einer Fußbodenheizung, die mit einer niedrigen Vorlauftemperatur von 35 Grad Celsius auskommt. Zum anderen sollte Ihr Haus möglichst gut gedämmt sein, damit von vornherein kein hoher Heizbedarf entsteht bzw. bei besonders niedrigen Außentemperaturen das im Heizkreislauf zirkulierende Wasser nicht mit einem elektrischen Heizstab zusätzlich erwärmt werden muss.
MÖGLICHKEITEN ZUM HEIZEN MIT ERDWÄRME
Grundsätzlich gibt es vier verschiedene Möglichkeiten, oberflächennahe Erdwärme für die Nutzung in einer Wärmepumpe zu erschließen. Meistens transportieren Erdwärmekollektoren oder Erdwärmesonden die Energie zur Wärmepumpe.
Erdwärmekollektoren werden horizontal in einer Tiefe von 1,20 bis 1,50 Meter unter der Oberfläche im Garten verlegt. In Rohrschleifen wie bei einer Fußbodenheizung zirkuliert als Trägerflüssigkeit ein Wasser-Frostschutzmittelgemisch (Sole), das die Wärme aus dem Erdreich aufnimmt und an die Wärmepumpe weiterleitet. Im Prinzip nutzen die Erdwärmekollektoren nicht die Wärme aus dem Erdinneren, sondern gespeicherte Solarenergie, die durch die Sonneneinstrahlung oder Niederschlag in das Erdreich übergeht. Abgesehen davon, dass die Temperatur im Erdreich nicht konstant ist, liegt der Nachteil von Erdwärmekollektoren in deren Flächenbedarf. Ihre Fläche muss etwa doppelt so groß sein wie die zu beheizende Wohnfläche. Dieser Bereich darf nicht bebaut und nur eingeschränkt bepflanzt werden.
Flächensparender als Erdwärmekollektoren sind Spiralkollektoren oder Erdwärmekörbe, die in einer Tiefe von etwa 4 Metern im Erdreich platziert werden. Hier wird die Erdwärme über (spiralförmige) Rohre gewonnen, die in meist mit dem Bagger ausgehobene Gräben oder Bohrlöcher installiert werden. Die größere Tiefe der Rohre verschafft eine größere Temperaturkonstanz als bei den günstigeren Erdwärmekollektoren.
Noch tiefer gehen Erdwärmesonden, die in der Regel 30 bis 100 Meter tief in die Erde ragen. Den Energietransport zur Wärmepumpe übernimmt wie bei den Erdwärmekollektoren bzw. -körben in Rohren zirkulierende Sole. Für Erdwärmesonden sind spezielle Bohrungen nötig, die teuer sind und genehmigt werden müssen. In Wasserschutzgebieten und bei besonderen hydrogeologischen Verhältnissen sind sie grundsätzlich untersagt. Vorteil der Erdwärmesonden ist die Nutzung der weitgehend konstant temperierten Wärme aus dem Erdinneren, woraus geringere Betriebskosten resultieren.
Je nach Standort Ihres Hauses kann zur Nutzung von Erdwärme auch unmittelbar oberflächennahes Grundwasser genutzt werden. Hierfür wird das Grundwasser über einen Förderbrunnen erschlossen, mittels Unterwasserpumpe direkt zu einer Grundwasser-Wärmepumpe befördert und in einem zweiten Schluckbrunnen wieder dem genutzten Wasservorkommen zugeführt. Grundwasser-Wärmepumpen vermeiden die Wärmetauscherverluste von Erdwärmepumpen und empfehlen sich, sobald ein geeignetes Grundwasservorkommen vorhanden ist. Die Grundwassernutzung für geothermische Zwecke erfordert eine wasserrechtliche Genehmigung und ist in Wasserschutzgebieten und bei besonderen hydrogeologischen Verhältnissen grundsätzlich untersagt.
Davon abgesehen kann Erdwärme auch in größeren Stil, d.h. für viele Haushalte gleichzeitig, in Geothermieanlagen genutzt werden. Deren Bohrungen gehen zum Teil mehrere Kilometer tief ins Erdinnere. In diesen Tiefen sind die Temperaturen so hoch, dass Wasserdampf ohne Wärmepumpe über Fernwärmenetze direkt für den Wärmemarkt genutzt werden kann. Sollte Ihr Grundstück die Möglichkeit zum Anschluss an ein bestehendes regionales oder lokales Fernwärmenetz bieten, ist dies wegen des Entfalls der Wärmepumpe die beste und günstigste Art, klimaschonende Erdwärme für die Heizung und Warmwasserbereitung Ihres Hauses zu nutzen.
VORTEILE EINER ERWÄRMEHEIZUNG
Mit der Nutzung von Erdwärme für die Heizung und Warmwasserbereitung Ihres Hauses leisten Sie einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz. Denn die Anlage ist emissionsfrei und nutzt die regenerative Energiequelle Erdwärme. Darüber hinaus ist eine Erdwärmeheizung platzsparend, wenn man von der Variante der Erdwärmekollektoren und deren Flächenbedarf im Garten absieht. Auch wenn der Betrieb der Wärmepumpe Strom verbraucht. Die Wärmepumpe muss nicht gewartet werden und der größte Teil der Energie in Form von Erdwärme kostet nichts, was für niedrige Betriebskosten sorgt.
Eine Erdwärmeheizung bietet aber noch einen weiteren Vorteil. Die Anlage kann neben der Heizung in der kalten Jahreszeit auch die Kühlung des Hauses im Sommer übernehmen, ohne dass dafür großartige Kosten anfallen. In der warmen Jahreszeit ist die oberflächennahe Bodentemperatur kühler als die Temperatur der Außenluft. Also kann die kühlere Trägerflüssigkeit aus der Erdwärmesonde oder den Erdwärmekollektoren im Sommer dazu genutzt werden, ohne Kompression direkt über einen Wärmetauscher das im Heizkreislauf zirkulierende Wasser abzukühlen. So können Sie eine Senkung der Raumtemperatur um bis zu 7 Grad Celsius erreichen.
Allerdings hat die Effizienz der Erdwärmeanlage auch ihren Preis. Gerade die Bohrungen für eine Erdwärmesonde oder für Grundwasserbrunnen sind teuer, und eine Erdwärmepumpe kostet mehr als z.B. eine Luft/Wasser-Wärmepumpe. Die höheren Anschaffungskosten amortisieren sich erst über den Betrieb und die Nutzungsdauer der Anlage bzw. des Hauses.
Im Ergebnis ist Geothermie aber gerade im Neubau interessant, wo Heizung und Gebäudedämmung perfekt aufeinander abgestimmt werden können. Ihr nächstgelegener MYMassivhaus-Baupartner berät Sie gerne, wie auch Ihr persönliches Traumhaus mit einer klimafreundlichen Erdwärmeanlage optimal geplant und ausgestattet werden kann.
