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Die Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzt das Erdreich als Wärmequelle.
Gegenüber einer Luft-Wasser-Wärmepumpe unterscheidet sie sich in der Bauart des Verdampfers (Wärmetauscher). Dieser wird von einem Wasser/Frostschutzgemisch (Sole) durchflossen, welches die aus dem Erdreich aufgenommene Wärme an den Verdampfer abgibt. Die Sole zirkuliert in im Erdreich verlegten Kunststoffrohren.
Es existieren mehrere Systeme, um den Energiespeicher "Erdreich" zu erschliessen. Das häufigste System ist heute dasjenige der Erdwärmesonden: Die Rohre werden in vertikalen Rohrungen eingebracht.
Die Leistung und Effizienz der Wärmepumpe hängt u.a. davon ab, wie hoch die Temperatur der Wärmequelle liegt. Je höher desto besser. Im Durchschnitt haben Erdwärmesonden höhere Soletemperaturen, da die Temperatur mit der Tiefe zunimmt. Auch wird ein grösserer Erdkörper und damit grösserer Wärmeinhalt erschlossen als bei oberflächennahen Systemen, die im Winter zudem auch gegen oben auskühlen. Flächenkollektoren weisen dafür im Sommer meist höhere Soletemperaturen auf als Erdsonden, da der Boden von der Sonne erwärmt wird. Allerdings nützt diese höhere Temperatur nicht so viel, da im Sommer kaum Wärmebedarf besteht. Die Erdsonde weist über das Jahr ausgeglichenere Temperaturen auf was auch zu geringeren Schwankungen der Leistung führt.