Bestandteil der Wärmepumpe: Erdkollektoren

Erdkollektoren sind ein Bestandteil der Sole-Wasser-Wärmepumpe und werden im Boden verlegt, um dort die gespeicherte Wärme für die Heizung und das Warmwasser zu gewinnen. Lesen Sie in diesem Artikel alles zu diesem Bestandteil der Wärmepumpe: von der Auslegung über die Erdkollektor-Tiefe über die Entzugsleistung bis zu den Kosten einer Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdkollektoren.
Gina  Doormann
Dieser Artikel wurde von
Gina Doormann für www.Heizungsfinder.de verfasst.
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Wärmepumpe mit Erdkollektor: Worauf ist zu achten?

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Erdkollektor Flächenbedarf: Große Fläche für Auslegung der Kollektoren notwendig

Bestandteile der Sole-Wasser-Wärmepumpe: Erdkollektor als GrafikSchematische Darstellung von Erdkollektoren (Abbildung: © Dimplex)

Die Erdkollektoren der Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzen die gespeicherte Wärme im 0,8 m bis 1,6 m tiefen Erdreich für die Heizung und das Warmwasser. Im Durchschnitt liegen die Kollektoren der Sole-Wasser-Wärmepumpe, auch Geothermie genannt, in einer Tiefe von 1,5 m. Die Wärmeenergie im Erdreich, die durch diese Wärmepumpe gewonnen werden kann, stammt aus Sonneneinstrahlung, Niederschlägen und dem Erdinneren. In dieser Tiefe besteht fast das ganze Jahr über eine konstante Temperatur von 10 °C. Sie ist somit gut geeignet für die Nutzung von waagerecht verlegten Erdkollektoren.

Ob sich die Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdkollektoren wirtschaftlich lohnt, hängt von der korrekten Auslegung der Kollektorfläche ab. Der Erdkollektor-Flächenbedarf wird aus dem Heizwärmebedarf des Gebäudes und den Bodengegebenheiten ermittelt.

Als Faustregel kann man Folgendes sagen:

  • die Erdkollektorfläche soll das 1,5- bis 2-Fache der zu beheizenden Fläche betragen

So müssen Sie bei einer Wohnfläche von 150 m² mit etwa 225 m² bis 300 m² Fläche für die Erdkollektoren rechnen. Je nach Bodenbeschaffenheit kann die benötigte Fläche sogar noch größer sein: Das gilt zum Beispiel bei sehr trockenen und sandigen Böden, die eine eher schlechte Wärmespeicherfähigkeit besitzen. Die verwendeten Rohre haben einen Durchmesser (DA) zwischen 2 mm und 4 mm. Sie sind mit einer Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel gefüllt, das die gewonnene Erdwärme gut transportieren kann.

Die große benötigte Fläche für die Erdkollektor-Auslegung kommt aufgrund der vorgeschriebenen Abstände zwischen den Rohren zustande, die unbedingt eingehalten werden müssen:

  • DA 20: 30 cm
  • DA 25: 50 cm
  • DA 32: 80 cm
  • DA 40: 120 cm

Weitere Sicherheitsabstände:

  • zu Wasserleitungen: 1,5 m
  • zu Kanälen: 1 m
  • zu Gebäuden: 1,2 m

Weiterhin wichtig ist das Einhalten von Abständen der Erdkollektoren zu Bäumen und weiterer Bepflanzung. Hintergrund ist, dass Vegetation auf die Temperaturveränderung im Boden, die durch die Sole-Wasser-Wärmepumpe entsteht, empfindlich reagieren kann. Ist das Einhalten eines gewissen, empfohlenen Abstandes nicht möglich, ist die Isolation der Rohrleitungen notwendig.

Grafische Darstellung eines Flachdachhauses mit ErdkollektorenHaus mit Erdkollektoren | Bildquelle: © Bundesverband Wärmepumpe e. V.

Wenn Ihr Grundstück nicht den nötigen Platz bietet, Sie aber trotzdem Erdkollektoren für die beste Lösung halten, dann können Sie auf Graben-Erdkollektoren zurückgreifen. In diesen werden die Rohre parallel angeordnet. Sie sind übereinanderstehend in einem drei Meter tiefen Graben verlegt, der 1,2 m bis 2,5 m breit ist. Der vertikale Abstand zwischen den Rohren beträgt hierbei 10 cm. Eine Variation der Erdkollektor-Auslegung ist der Ringgrabgenkollektor. Eine weitere Option sind Erdwärmekörbe. Nicht zu verwechseln sind diese Formen der Erdwärmenutzung mit der Tiefenbohrung und einer Erdsonde.

Entzugsleistung beim Erdkollektor

Verschiedene Böden bedingen unterschiedliche Entzugsleistungen. Ob Sand, Lehm, Schluff oder sandiger Ton: Die spezifische Wärmekapazität ist bei keinem Boden gleich. So bringt etwa sandiger Ton die beste Wärmeleitfähigkeit mit. Die spezifische Entzugsleistung des Erdreichs ist ein wichtiger Faktor beim Berechnen der passenden Abstände zwischen den Rohren und der richtigen Rohrdimensionierung.

Fächer mit verschiedenen schlammigen GesteinsprobenVerschiedene Böden wirken sich unterschiedlich auf die Effizienz einer Erdwärmepumpe aus. | Bildquelle: © Bundesverband Wärmepumpe e. V.

Vorschriften einhalten: für hohe Effizienz der Sole-Wasser-Wärmepumpe

Sie sollten unter allen Umständen die Sicherheitsabstände zwischen den Rohren einhalten. Zudem sind die Dimensionierung der Wärmepumpe sowie der Erdkollektoren ausschlaggebend dafür, ob Sie mit der Effizienz Ihrer Erdwärmepumpe mit Erdkollektoren zufrieden sein werden.

Ein typischer Fehler: Wenn Sie Platz sparen wollen und die Rohre dichter als erlaubt zusammenlegen, besteht das Risiko, dass die Wärmepumpe der Erde zu viel Wärme entzieht und dadurch dieser Bereich vereist. Dies hat zur Folge, dass das Regenwasser nicht abfließen kann und der Garten verschlammt. Die Vereisung ist außerdem möglich, wenn die Wärmepumpe mehr Wärme als vorgesehen benötigt, um das Haus zu heizen. Eine Ursache hierfür kann ein dauerhaft falsches Heiz- und Lüftungsverhalten sein: zum Beispiel das Dauerkippen der Fenster. Hierdurch entweicht die Wärme nach draußen und die Wärmepumpe muss entsprechend nachheizen.

Weiterhin ist ein bestimmter Planungsfehler eine Ursache mangelnder Effizienz einer Erdkollektoren-Wärmepumpe: deren zu geringe Dimensionierung. Möglich ist außerdem, dass der Dämmstandard des Hauses und die Leistung der Erdwärmepumpe nicht zusammenpassen. In einem solchen Fall muss der Heizstab greifen und nachheizen, das Ergebnis ist in beiden Fällen eine stark erhöhte Stromrechnung. Eine genaue Planung durch einen versierten Heizungsinstallateur ist daher unerlässlich und kann Sie vor unnötig hohen Kosten schützen.

Gut zu wissen: Für eine Erdwärmepumpe ist ein Heizstab im Grunde nicht notwendig, da die Temperaturen im Erdreich ganzjährig gleich sind. Bei einer Luftwärmepumpe sieht das beispielsweise ganz anders aus.

Erdwärmepumpe neben einem Haus, dahinter RasenErdwärmepumpe Vitocal 222 von Viessmann | Bildquelle: © Viessmann

Wärmepumpe mit Erdkollektor: die Kosten

Die Kosten für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdkollektoren bestehen aus mehreren Komponenten. Einerseits geht es um den Anschaffungspreis für die Wärmepumpe als solche – andererseits um die Kosten für die Erschließung der Wärmequelle Erdreich, also die Grabungen. Gehen Sie bei den Anschaffungskosten von etwa 12.000 bis 15.000 Euro aus. Rechnen Sie bei der Erschließung und Verlegung der Erdkollektoren mit weiteren Kosten von etwa 2.000 bis 5.000 Euro.

Im Betrieb verursacht eine Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdkollektor ebenfalls Kosten – doch die sind eher gering. Ein durchschnittlicher Haushalt zählt jährlich etwa 700 bis 900 Euro an Betriebsstrom. Hinzu kommen Wartungskosten von 100 bis 150 Euro im Jahr.

Tipp: Die Anschaffungs- und Erschließungskosten für Erdwärmepumpen können durch großzügige staatliche Förderungen deutlich gesenkt werden.

Installation der Wärmepumpe mit Erdkollektoren

Bei der Installation einer Wärmepumpe müssen Sie einiges beachten, damit es zu keinen unerwarteten Komplikationen und damit verbundenen zusätzlichen Kosten kommt. Erfahren Sie, was bei der Montage einer Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdkollektoren auf Sie zukommt.

Die Montage einer Erdwärmepumpe ist eine umfangreiche Aufgabe, die Sie von einem Fachmann vornehmen lassen sollten. Damit Sie sicher gehen können, dass dieser Fachmann sein Handwerk versteht, ist es empfehlenswert, wenn Sie vorher nach seinen Referenzobjekten und entsprechenden Qualifikationen fragen. Der Einbau der Wärmepumpe kann an vielen Kleinigkeiten scheitern und somit hohe Folgekosten verursachen, welche die ohnehin hohen Investitionskosten zusätzlich ansteigen lassen.

Ein wichtiger Punkt, den Sie bereits vor dem Einbau der Erdkollektoren beachten müssen, ist der mögliche Lagerungsort für die Erde, die bei dem Aushub der Fläche für die Erdkollektoren anfällt. Bei einer Heizfläche von 100 m² müssen Sie eine Fläche von 150 m² bis 200 m² ausbaggern und zwischenlagern. An diesem Punkt haben Sie die Möglichkeit, die Kosten der Montage der Wärmepumpe ein wenig zu senken, wenn Sie diesen Aushub – zum Beispiel mit einem Minibagger – selbst übernehmen. Allerdings sollten Sie dies nur durchführen, wenn Sie es sich zutrauen und Ihren Untergrund gut kennen.

Mann in einem Minibagger gräbt in einem GartenEigenleistung bei der Auslegung von Erdkollektoren ist mit einem Minibagger möglich | Bildquelle: © AdobeStock_Alena

Bei der Verlegung der Erdkollektoren sind die weiter oben beschriebenen Mindestabstände zu beachten. Außerdem dürfen die dünnen Rohre weder geknickt noch abgedrückt werden. Am einfachsten ist die Montage auf einer ebenen Fläche. Ist Ihr Grundstück allerdings abschüssig, so müssen die Erdkollektoren quer zum Abhang verlegt werden. Je nach Fabrikat erhalten Sie für die Verlegung der Erdkollektoren eine genaue Anleitung. Damit sollten Sie selbst oder der beauftragte Fachbetrieb gut zurechtkommen.

Aufschüttung der Erde

Sobald die Erdkollektoren installiert sind, prüfen Sie den Druck, um die Dichtheit der Rohre sicherzustellen. Im nächsten Schritt tragen Sie auf die verlegten Kollektoren eine Schicht aus Sand beziehungsweise Mutterboden auf, um die spätere optimale Wärmeübertragung zu unterstützen. Dieser Abschnitt eignet sich wieder zur Übernahme in Eigenregie, um Kosten zu sparen.

Bevor Sie die zwischengelagerte Erde wieder aufschütten, sollten Sie Warnbänder etwa 50 cm über den Erdkollektoren verlegen. So verhindern Sie deren Beschädigung bei späteren Gartenarbeiten. Um den Soleverteiler unterzubringen, eignet sich ein Betonringschacht – er sorgt für größere Unabhängigkeit vom Gebäude. Den Abschluss der Erdkollektor-Auslegung bildet das Verdichten des Bodens. So verhindern Sie ein späteres Absacken des Gartens.

FAQ

Wie viel Fläche für Erdkollektoren?

Maßgeblich ist die zu beheizende Wohnfläche. Es ist etwa die doppelte Fläche der Wohnfläche als Kollektorfläche notwendig.

Wie tief liegen Erdwärmekollektoren?

Erdwärmekollektoren liegen etwa anderthalb Meter tief im Erdreich.

Wie funktioniert ein Erdwärmekollektor?

In den verlegten Rohren des Erdwärmekollektors befindet sich ein Solegemisch. Dieses nimmt Erdwärme auf, die am Ende des Kreislaufes an das Kältemittel der Erdwärmepumpe abgegeben wird. Danach beginnt der Zyklus mit abgekühltem Solegemisch von vorne.

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