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Der Kern unseres Planeten ist unendlich heiss. Es liegt also nahe, diese Hitze nutzbar zu machen, mit ihr zu heizen und Warmwasser zu bereiten. Nur wenige Meter unter der Erdoberfläche herrschen bereits Temperaturen, die sich in Heizenergie umwandeln lassen. Diese natürliche Wärmequelle lässt sich ganz umweltfreundlich mit Erdwärmepumpen anzapfen. In diesem Beitrag verraten wir Ihnen, wie sich dies mit Erdwärmepumpen umsetzen lässt und für wen sich das lohnt.
Hier erfahren Sie alles weitere Wissenswerte über dieses thermische Heizsystem:
Die Funktionsweise von Erdwärmepumpen
Wärmepumpen und somit auch die Erdwärmepumpe nutzen für die Erzeugung von Wärme die thermische Energie der Natur. Bei Wasserwärmepumpen ist das die Temperatur des Grundwassers, bei Luftwärmepumpen die der Umgebungsluft und bei den Erdwärmepumpen wird die Temperatur der Erde genutzt.
Wie heizt die Erdwärmepumpe?
Die Erdwärmepumpe leitet eine Trägerflüssigkeit aus Wasser und Sole (mit Frostschutzmittel angereichertes Wasser) mit einer elektrisch betriebenen Pumpe in einem Kreislauf durch Erdreich und Wärmepumpe. Deshalb wird die Erdwärmepumpe auch Sole-Wasser-Wärmepumpe genannt.
Die thermische Energie der Erde erwärmt dabei die Sole (also die Trägerflüssigkeit) und transportiert sie zur Wärmepumpe ins Haus. In der Wärmepumpe angekommen wird die gesammelte Energie an das sogenannte Kältemittel in der Wärmepumpe abgegeben und zum Verdichter geführt. Der Verdichter übt Druck aus und komprimiert das Kältemittel. Da dieses einen niedrigen Siedepunkt besitzt, verdampft es und wird dabei weiter erhitzt. So gelangt der Dampf zum Wärmetauscher der Anlage, der die so erzeugte Wärme an das Heizsystem in Form von Radiatoren oder einer Fussbodenheizung und gegebenenfalls zur Warmwasserbereitung weitergibt. Das durch die Wärmeabgabe abgekühlte Kältemittel wird wieder flüssig und gelangt zu einem Expansionsventil, das den Druck reduziert und die Flüssigkeit zum Verdampfer weiterleitet, wo sie erneut mit thermischer Energie erwärmt wird und sich der Kreislauf schliesst.Hier geht's zum Erklärvideo
Die Kühlfunktion der Sole-Wasser-Wärmepumpe
Im Sommer kann die Erdwärmepumpe auch in ihrer Funktion umgekehrt werden, wofür allerdings nicht alle Wärmepumpen ausgerüstet sind. Um die Räume zu kühlen benötigen sie einen zweiten Wärmetauscher, der die Wärme der Räume ins Erdreich abführt. Bei Sole-Wasser-Wärmepumpen mit Erdsonden ist eine passive Kühlung durch die kühlere Temperatur der Erde möglich. Zur Kühlung wie auch zum Heizen ideal sind grossflächige Fussbodenheizungen.
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Die drei Erdwärmepumpenarten
Es gibt drei verschiedene Varianten der Erdwärmepumpen. Sie unterscheiden sich hauptsächlich darin, wieviel Platz sie auf dem Grundstück einnehmen. In der Schweiz werden sehr häufig Erdwärmesonden verbaut, es gibt aber auch solche mit Flächenkollektoren, Erdwärmekörben oder Grabenkollektoren.
Erdwärmepumpen mit Flächenkollektoren
Erdwärmepumpen, die mit Flächenkollektoren arbeiten, werden in einer Tiefe von rund 1,50 Metern verlegt, um in jedem Fall unterhalb der Bodenfrostgrenze zu liegen, die in der Schweiz bei etwa 80 Zentimetern liegt. Die Kollektoren brauchen recht viel Platz. Im Normalfall rechnet man die doppelte Quadratmeterzahl der zu beheizenden Fläche. Bei einer Fläche von 200 Quadratmetern Wohnraum wäre der Platzbedarf für die Installation der Flächenkollektoren also etwa 400 Quadratmeter. Daher sollten Sie für Erdwärmepumpen mit Flächenkollektoren über eine entsprechende Fläche im Garten verfügen. Die Fläche darf nicht überbaut oder gepflastert sein, da die Erde zur Erzeugung der nötigen thermischen Energie Regenwasserzugang benötigt. Eine Bepflanzung ist aber kein Problem.
Für die Installation muss zuerst das Erdreich entsprechend dem berechneten Platzbedarf etwa 1,50 Meter tief abgetragen werden. Bei der Verlegung der Erdkollektoren muss ein gewisser Mindestabstand untereinander, aber auch zu Wasserleitungen, Gebäuden oder Kanälen eingehalten werden. Viele Bauherren sparen hier Kosten, indem sie selbst graben.
Erdwärmepumpen mit Ringgrabenkollektoren
Erdwärmepumpen mit Ringgrabenkollektoren brauchen für ihre Installation einen etwa 1,50 bis 2 Meter breiten Graben um das Gebäude oder den Garten. Wie bei den Flächenkollektoren sollte die Installationstiefe gut unterhalb der Bodenfrostgrenze liegen. Wie lang dieser Graben sein muss, hängt von Ihrem Wärmebedarf ab, in der Regel sind es zwischen 40 und 80 Metern. Die Kollektoren werden dann ringförmig in den Graben gelegt, was der Erdwärmepumpe auch ihren Namen gibt. Da auch hier die Tiefe der Ausbaggerung recht gering ist, können Bauherren durch Eigenleistung etwas an den Baukosten sparen.
Eine weitere Variante der Erdwärmepumpe ist die Verlegung von Erdwärmekörben, durch die nur ein sehr schmaler Graben nötig ist. Hierbei werden die Kollektoren hochkant und nicht horizontal verlegt. Sie ist deshalb besonders für Gebäude mit wenig Platz geeignet. Für diese Art der Verlegung muss allerdings etwa 2,5 Meter tief gebaggert werden, also ein Meter mehr als bei den Ringgrabenkollektoren, weswegen sich diese Art der Wärmepumpe nur für Häuser mit geringer Grundfläche eignet.
Sole-Wasser-Wärmepumpen mit Erdwärmesonden
Diese platzsparende Alternative ist in der Schweiz die beliebteste. Hier ist die benötigte Fläche mit rund 20 Quadratmetern gering, dafür wird tiefer gearbeitet. Für eine konstante Temperatur übers Jahr von ca. 10 Grad Celsius wird eine Tiefe von etwa 100 bis 300 Meter benötigt. Wie tief bei Ihnen gebohrt werden muss, hängt ab vom Wärmebedarf Ihres Hauses und der Bodenbeschaffenheit der Gegend, in der Sie leben. Jeder Kanton hat andere Bedingungen und Bestimmungen für das Genehmigungsverfahren, doch dazu später mehr.
Alternativ können auch mehrere Erdsonden nebeneinander eingebaut werden, um die Heizleistung zu erhöhen. Dabei sollte ein Abstand von mindestens sechs Meter zur nächsten Sonde und etwa drei Meter zur Grundstücksgrenze eingehalten werden. Das Loch für die Erdsonde braucht lediglich einen Durchmesser von rund 15 Zentimeter. Durch die tiefen Bohrungen sind die Installationskosten bei einer Erdwärmepumpe mit Erdsonde nicht unerheblich. Zudem müssen die Sonden mit Beton ummantelt werden. Die Lebensdauer einer Erdsonde ist allerdings nahezu unbegrenzt, weswegen diese Kosten in aller Regel nur einmal anfallen.
Genehmigungen für eine Erdwärmepumpe mit Sonde
Für die Installation und den Betrieb einer Erdwärmepumpe mit Erdsonde benötigen Sie in der Schweiz eine staatliche Genehmigung, da die nötige Tiefenbohrung das Grundwasser verunreinigen kann. Ein Fachmann von der Firma, die Sie beauftragen wollen, sollte vorher die Bodenbeschaffenheit prüfen, ein hydrogeologisches Gutachten erstellen und mit den Kanton-spezifischen Vorgaben abgleichen, da hier ggf. ab einer bestimmten Bohrtiefe noch eine bergrechtliche Genehmigung anstehen kann. Die Baufirma hilft Ihnen in der Regel auch dabei, die Anträge auszufüllen und in Ihrer Gemeinde oder Ihrem Kanton einzureichen. Für Sole-Wasser-Wärmepumpen mit Flächen- oder mit Ringgrabenkollektoren (Erdwärmekörbe) benötigen Sie keine Genehmigung.
Wartung einer Erdwärmepumpe
Damit die Sole-Wasser-Wärmepumpe ein Leben lang hält, sollten Sie die Anlage einmal jährlich warten lassen. Dabei sollte das Mischverhältnis der Sole aus Wasser und Frostschutzmittel überprüft werden und ob ausreichend Sole in der Zirkulation ist, da weniger Flüssigkeit auf ein Leck in einem Rohr hinweisen kann.
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Erdwärmepumpen für Alt-und Neubau
Erdwärmepumpen sind nicht nur für den Neubau geeignet, sondern arbeiten auch im Altbau effektiv, besonders in Kombination mit einer Fussbodenheizung. Das Heizen kann auch mit normalen Radiatoren vorgenommen werden, doch die Leistung ist bei Wandheizkörpern nicht so effizient wie bei der Fussbodenheizung.
Vor- und Nachteile einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe
|Vorteile der Erdwärmepumpe||Nachteile der Erdwärmepumpe|
Kombinationsmöglichkeiten mit Erdwärmepumpen
Die Kombination der Sole-Wasser-Wärmepumpe mit einer Photovoltaik-Anlage macht Sie weniger abhängig von Energie- und Stromanbietern und ist so umweltfreundlich wie kaum eine andere Kombination.
Eine Kombination aus Erdwärmepumpe und Solarthermie hingegen ist bei einem gut gedämmten Gebäude überflüssig, da die Erdwärmepumpe den Wärmebedarf in der Regel voll abdecken kann. Nur bei grossen Anwesen, Anbauten und starkem Wärmebedarf kann hier eine Kombination aus Erd- und Sonnenenergie als Wärmelieferant sinnvoll sein.
Eine Kombination mit einem Pufferspeicher ist immer sinnvoll, um den gleichmässigen und somit sparsameren Betrieb zu gewährleisten. Bei Radiatoren oder Photovoltaik-Nutzung sollte dieser etwas grösser sein.
In besonders kalten Wintern ist ein Kachel- oder Kaminofen ebenfalls eine schöne Möglichkeit zum zusätzlichen Heizen.
Preise und Kosten einer Erdwärmepumpe
Den grössten Kostenpunkt bei einer Sole-Wasser-Wärmepumpe machen die Erschliessungskosten aus, die wegen der arbeitsintensiven Grabungs- oder Bohrarbeiten höher als beispielsweise bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe ausfallen – wobei sie immer noch geringer sind als bei einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Die Kosten sind zwar sehr hoch, aber durch Förderungen, Nachhaltigkeit und Effizienz auch bald amortisiert.
Erschliessungskosten
Für Erdsonden-Sole-Wasser-Wärmepumpen liegen die Kosten für die Bohrung je nach Tiefe und Bodenbeschaffenheit zwischen 70 und 100 CHF pro Meter. Im Durchschnitt kommen Sie so inklusive Genehmigungen und Gutachten schnell auf 20‘000 CHF.
Erdwärmepumpen mit Ringgraben- oder Flächenkollektoren, die in geringerer Tiefe verlegt werden, sind günstiger in der Verlegung und schlagen mit etwa 5'000 bis 8'000 CHF zu Buche. Durch Eigenleistungen beim Graben können Sie hier noch sparen.
In beiden Fällen können sich die Erschliessungskosten noch etwas erhöhen, wenn es sich um ein Nachrüsten bzw. einen Austausch einer alten Gas- oder Ölheizung handelt und nicht um einen Neubau.
Anschaffungskosten
In ihrer Anschaffung kosten die Erdwärmepumpen je nach Ausführung zwischen etwa 15‘000 CHF und 25‘000 CHF.
Wartungs- und Betriebskosten
Die Wartungskosten fallen mit rund 250 CHF gering aus, da die Erdwärmepumpen keine Abgase verursachen und kein Schornsteinfeger benötigt wird. Die einzigen Betriebskosten, die auf Sie zukommen, sind die Stromkosten. Wie hoch diese ausfallen, hängt von der Dämmung Ihres Hauses, der Art der Heizkörper, dem Heizbedarf Ihres Haushalts sowie dem SCOP ab. Dieser Wert sagt aus, wie viel Strom für wie viel Energieerzeugung benötigt wird. Ein SCOP von 4 sagt aus, dass viermal so viel Energie erzeugt wie bezogen wurde. Zudem bieten einige Schweizer Stromanbieter Sondertarife für Wärmepumpenbesitzer an, was allerdings einen eigenen Zähler voraussetzt. In Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage können Sie die Betriebskosten fast gänzlich ausser Acht lassen.
Förderung einer Erdwärmepumpe
Bei einer Sole-Wasser-Wärmepumpe gibt es mehrere Förderungsmöglichkeiten, die dafür sorgen, dass sich die hohen Kosten schneller amortisieren. Neben Zuschüssen durch Staat oder Gemeinde gibt es günstige Sondertarife beim Stromanbieter für Wärmepumpen, Förderprogramme der Energieanbieter sowie vergünstigte Öko-, Nachhaltigkeits- oder Minergie-Hypotheken. Zudem sind die Investitionen in eine Wärmepumpe in der Regel steuerlich absetzbar.
Damit die Erdwärmepumpe staatlich gefördert wird, müssen einige Voraussetzungen erfüllt werden. Diese unterscheiden sich von Kanton zu Kanton leicht. In der Regel gilt jedoch:
- Für Anlagen bis 15 kW ist ein Wärmepumpen-System-Modul (WPSM) mit Anlagezertifikat erforderlich.
- Für Anlagen über 15 kW sind ein in der Schweiz gültiges internationales oder nationales WP-Gütesiegel und eine Leistungsgarantie von EnergieSchweiz erforderlich.
- Förderungen gibt es nur, wenn die Wärmepumpe fest installierte, ordentlich bewilligte Elektroheizungen oder Ölheizungen ersetzt und den kompletten Heizbedarf abdeckt.
Staatliche Förderung der Erdwärmepumpe
Bei der staatlichen Förderung haben Sie zwei Möglichkeiten: das Bundesamt für Energie (BFE) oder Ihren Kanton bzw. Ihre Gemeinde. Die Förderung durch das Projekt „MyClimate“ des BFE ist für alle Schweizer gleich. Hier wird der Austausch einer alten Öl- oder Gasheizung durch eine Wärmepumpe mit pauschal 2‘000 CHF bezuschusst. Wärmepumpenboiler für die Warmwasserbereitung werden über das Programm „Effiboiler“ mit pauschal 450 CHF bezuschusst.
Aber Achtung! Wenn Sie diese Förderungen in Anspruch nehmen, verzichten Sie auf die deutlich höheren Förderungen durch die einzelnen Kantone oder Gemeinden, die diese Förderungen anbieten, da sie nicht kombinierbar sind.
Erdwärmepumpenförderung durch den Kanton
Da jeder Kanton die Förderungshöhe anders bemisst, können wir hier keine pauschale Höhe der Förderung für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe nennen. Es sind von 6‘000 CHF (z. B. Kanton Freiburg) bis zu rund 31‘000 CHF (Kanton Basel Stadt) möglich. Um die exakten Bedingungen und Förderungshöhen nachzulesen, fragen Sie bitte einen Experten von Vaillant oder besuchen Sie die Website Ihres Kantons. In welchen Kantonen eine Fördermöglichkeit besteht, erfahren Sie auf der Webseite www.energiefranken.ch.
Wichtig: Reichen Sie die Förderanträge vor Baubeginn ein, da sonst die Förderung entfällt.