Erdwärmepumpen: die Favoriten für Heizung und Kühlung im Neubau

Funktionsprinzip und Kollektortypen im Überblick

Erdwärmepumpen zählen zu den angesagtesten Heiz- und Kühllösungen im Neubau. Sie sind umweltfreundlich, platzsparend und günstig im Betrieb. Und wenn rund ums neue Haus ohnehin gebaggert wird, gräbt man die nötigen Erdkollektoren gleich mit ein. Eine Übersicht über Funktionsweise und Kollektortypen.

Erdwärmepumpen zählen zu den beliebtesten Heiz- und Kühlsystemen im Neubau. Sie machen die kostenlose Umweltwärme aus dem Erdreich für uns nutzbar: Im Winter sorgen sie für vollautomatischen Heizkomfort, im Sommer für angenehme Kühle und das ganze Jahr über für hygienisch aufbereitetes Warmwasser. Sie arbeiten sparsam, umweltfreundlich und völlig emissionsfrei. 

Das Funktionsprinzip der Erdwärmepumpe in groben Zügen

Im Grunde funktionieren Erdwärmepumpensysteme ganz einfach: Im Garten sind Erdwärmekollektoren vergraben, die die Umweltwärme (oder -kälte) des Erdreichs gewinnen und zur Wärmepumpe im Haus transportieren. Für den Heizbetrieb muss diese Umwelt­wärme auf ein höheres Temperaturniveau gebracht werden. Dafür braucht die Wärmepumpe etwas elektrischen Strom. Verteilt wird die Temperatur dann idealerweise über Flächensysteme wie Fußboden- oder Wandheizungen. Aufgrund der ganzjährig relativ konstanten Temperaturen im Erdreich (0 bis 5 °C) erreichen Erdwärmepumpen gute Effizienzwerte (Jahresarbeitszahl JAZ) und sind sparsam im Betrieb.

Erdwärmepumpen: die erste Wahl im Neubau

Natürlich können Wärmepumpen auch bei Sanierungen zum Einsatz kommen, doch es gibt einige gute Gründe, warum sie ausgerechnet im Neubau so beliebt sind: Als hocheffiziente, umweltfreundliche und vollautomatische Systeme treffen sie genau den Nerv der Zeit und eignen sich hervorragend für Gebäude mit niedrigem Heizwärmebedarf (Passivhaus, Niedrigstenergiehaus, Niedrigenergiehaus – Details finden Sie in der klimaaktiv-Heizungsmatrix. Ein Wärmepumpengerät braucht zudem nicht mehr Platz als eine Tiefkühltruhe. Man spart sich Brennstofflager, Heizraum und Kamin. Die Luft rund ums Haus bleibt sauber, weil es keine Emissionen gibt. Auch werden in den meisten Neubauten standardmäßig Fußbodenheizungen verlegt, was ideal zur Wärmepumpe passt. Ein weiterer Pluspunkt: Auf der frischen Baustelle sind die zusätzlichen Grabungsarbeiten für die Verlegung der Erdkollektoren eine einfache Sache.

Fußboden- und Wandheizungen zum Heizen und Kühlen

Flächensysteme wie Fußboden- oder Wandheizungen arbeiten mit niedrigen Temperaturen von beispielsweise 35 °C. Das kommt der Wärmepumpe im Heizbetrieb sehr entgegen. Sie kann in ihrem idealen Leistungsbereich laufen und ihre volle Effizienz entfalten. Besonders praktisch: Dieselben Flächensysteme dienen im Sommer zur Gebäudekühlung. Die Wärmepumpe wird auf Natural Cooling (passive Kühlung) umgeschaltet und verwendet die niedrigen Temperaturen aus dem Erdreich bzw. Grundwasser zum Kühlen. Bis auf die Regelung und den Betrieb der Umwälzpumpe bleibt die Wärmepumpe inaktiv, was den Betrieb sensationell günstig macht.

Die gängigsten Erdwärmekollektoren

Zur Gewinnung der Erdwärme gibt es verschiedene Möglichkeiten und Kollektoren. Welcher Erdwärmekollektor gewählt wird, hängt hauptsächlich vom Grundstück ab. 

Die Wärmepumpe mit Erdwärmesonde zählt zu den effizientesten Wärmepumpensystemen. Sie ist zwar in der Installation durch die nötigen Erdarbeiten (Tiefenbohrung) eher aufwändig, bringt aber über das Jahr verteilt sehr gute Erträge. Sie kommt insbesondere dort zum Einsatz, wo rund um das Haus nur wenig Grund bzw. freie Fläche vorhanden ist. Hier entfaltet sie ihre volle Wirkung. Die Sonde selbst besteht dabei in der Regel aus zwei U-förmigen Rohren, durch die ein Kühlmittel fließt. Diese Rohre werden nach einer Tiefenbohrung bis max. 150 Metern Tiefe senkrecht in den Boden versenkt und dienen dazu, die Wärme aus dem Erdreich aufzunehmen. Die Wärme wird dann an das eigentliche Erdwärmepumpengerät weitergeleitet. Je größer die beheizte Wohnfläche, desto länger muss die Sonde sein, bei Bedarf sind auch mehrere Sonden möglich.

  • Geringer Platzbedarf für die Sonde, Tiefenbohrung nötig (bis zu 150 Metern Tiefe)
  • Genehmigungspflichtig
  • Weitgehend von der Grundstücksgröße unabhängig
  • Für Neubau und Sanierung
  • Heizung, Kühlung und Warmwasserbereitung möglich

Flächenkollektoren werden in 100 bis 150 Zentimetern Tiefe verlegt. Das Grundstück ist groß genug dafür. Das muss es auch sein. Schließlich ist die benötigte Kollektorfläche zirka zwei- bis dreimal so groß wie die zu beheizende Wohnfläche. Der Kollektor selbst besteht aus Rohren, durch die ein Kühlmittel fließt. Er entzieht dem Boden einen Bruchteil seiner Wärme und leitet ihn an die Wärmepumpe weiter. Über der Kollektorfläche kann man seinen Garten wie gewünscht anlegen. Der Pflanzenwuchs wird praktisch nicht beeinträchtigt. Nur auf tiefwurzelnde Bäume und Sträucher muss man leider verzichten.

  • Ideal für Neubauten
  • Werden in geringer Tiefe von 100 bis 150 cm verlegt (am besten direkt bei den Bauarbeiten)
  • Benötigte Fläche ca. 2- bis 3-mal so groß wie beheizte Wohnfläche
  • Heizung, Kühlung und Warmwasserbereitung möglich

Wer auf seinem Grundstück nur wenig Platz hat und trotzdem einen Erdwärmekollektor nutzen möchte, kann als Alternative auch Energiekörbe (Erdwärmekorb, vertikaler Spiralkollektor) nutzen. Sie brauchen nur halb so viel Platz wie Flächenkollektoren. Ein Energiekorb besteht aus einem zu einer stabilen Spirale geformten Kunststoffrohr (Durchmesser ca. 2 Meter), durch das ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch fließt. Zum Versenken der Körbe muss ca. 4,5 Meter tief gebaggert werden, somit ist keine wasserrechtliche oder geologische Genehmigung erforderlich.

  • Benötigen bis zu 50 % weniger Platz als herkömmliche Erdwärmekollektoren
  • Nicht genehmigungspflichtig
  •  Einfache und relativ günstige Installation
  • Geringerer Grabaufwand
  • Für Neubau und Sanierung

Einen Bagger braucht man auch zum Verlegen eines Ringgrabenkollektors. Dieser ist eine moderne Form des Erdwärmekollektors und macht zunehmend der Luftwärme Konkurrenz. Er kann ganz flexibel rund um das Grundstück verlegt werden. So bleibt im Garten genug Platz für Swimmingpool und tiefwurzelnde Pflanzen. Die Kunststoffrohre des Kollektors werden in Schleifen entlang der Grundstücksgrenze eingegraben. Die Tiefe beträgt dabei in etwa 1,5 Meter. Je nach Art des Hauses wird ein Graben mit einer Länge von 40 bis 80 Metern benötigt.

  • Für kleine und „schwierige“ Grundstücke geeignet
  • Wird ringförmig rund um das Grundstück verlegt und lässt Platz für Pools und Tiefwurzler
  • Nicht genehmigungspflichtig
  • Relativ günstig und sehr flexibel
  • Geringerer Grabungsaufwand
  • Für Neubau und Sanierung

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