Die Sole-Wasser-Wärmepumpe
Unser Erdreich ist ein ganz wunderbarer Wärmespeicher. Sonnenenergie, Regen und Witterungseinflüsse, die bei natürlichen Zersetzungsprozessen enstehende Wärme und nicht zuletzt die Hitze des Erdkerns werden von ihm gespeichert. In einigen Metern Tiefe und besonders bei Erdsonden ist das Temperaturniveau ganzjährig recht konstant (im tieferen Untergrund rund 7 bis 12 Grad Celsius). Erdkollektoren in nur etwa 0,8 bis 1,5 Metern Tiefe nutzen dagegen oberflächennahe Wärme, die jahreszeitlich schwankt. Dieses Temperaturniveau reicht aus, damit die Wärmepumpe es mithilfe von Strom auf ein für Heizzwecke nutzbares Niveau anhebt.
Das Wichtigste in Kürze
- Die Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzt die gleichmäßige Erdwärme: Erdsonden liefern besonders stabile Temperaturen, Flächenkollektoren brauchen viel unversiegelte Gartenfläche.
- Sie arbeitet effizienter als Luftwärmepumpen: im Gebäudebestand im Schnitt eine Jahresarbeitszahl von rund 4,3 (Fraunhofer ISE).
- Dafür sind Erdarbeiten und für Erdsonden meist eine wasserrechtliche Erlaubnis nötig – die Investition ist höher.
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Das Funktionsprinzip der Sole-Wasser-Wärmepumpe
Zum Heizen und für die Brauchwassererwärmung benötigt das Prinzip der Sole-Wasser-Wärmepumpe nicht nur die im Erdboden gespeicherte Wärme, sondern auch eine externe Energiequelle und ein ausgeklügeltes 3-Kreis-System. Egal, um welche Variante von Sole-Wasser-Wärmepumpen es sich handelt – Erdkollektor oder Erdsonde – beide benötigen einen geschlossenen Kreislauf. Hierin zirkuliert ein Gemisch aus Salz, Wasser und Frostschutzmittel (Sole), um die Wärme aus dem Erdreich aufzunehmen. Mit der Wärmepumpe wird die aufgefangene Erdwärme anschließend an den zweiten Kreislauf, den Kältemittelkreislauf, abgegeben; je nach Gerät kommen etwa Propan (R290) oder fluorierte Kältemittel zum Einsatz. Durch die Änderung des Aggregatzustandes dieses Kältemittels mit Hilfe von Druck erfolgt im Wärmetauscher dann die Erhitzung des Wassers im dritten Kreislauf – der Raumheizung.
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Erdwärme aus tieferen Schichten
Im Gegensatz zu Flächenkollektoren ist der Platzbedarf für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe auf Erdsonden-Basis relativ gering. Die Sonden werden mittels Tiefenbohrung vertikal in den Boden eingebracht, um dort die warmen Temperaturen auszunutzen. In der Regel werden die Erdsonden in Tiefen von 40 bis 100 Meter eingebracht.
Bohrungen mit mehr als 100 Metern Tiefe sind nach § 127 BBergG zusätzlich anzuzeigen; die Behörde prüft dann unter anderem eine mögliche Betriebsplanpflicht. Für Erdsonden ist außerdem je nach Bundesland und Standort eine Anzeige oder eine wasserrechtliche Erlaubnis bei der Unteren Wasserbehörde erforderlich. Maßgeblich sind das Wasserhaushaltsgesetz und die jeweiligen Landesregelungen. Sieht die Behörde durch Bohrarbeiten, Spüllösungen oder den Standort eine Gefahr für das Grundwasser, kann sie die Anlage untersagen.
Oberflächennahe Erdwärmepumpe
Bei dieser Variante der Erdwärmeausnutzung wird die gespeicherte Wärme in den oberen Erdschichten ausgenutzt. Rund 20 cm unter der Frostgrenze, in unseren Breitengraden also unterhalb von 0,8 bis 1,5 Metern, werden die Kollektoren der Sole-Wasser-Wärmepumpe schlangenförmig im Erdreich verlegt. Die Kollektorenfläche richtet sich dabei nach dem zu beheizenden Raum. Als Faustformel gilt, für die Beheizung einer Wohnfläche von 100 Quadratmetern wird die doppelte Fläche für die Erdkollektoren, in diesem Fall 200 Quadratmeter, benötigt. Je nachdem, wie tief die Kollektoren verlegt werden, wie „speicherfreundlich“ die Bodenbeschaffenheit gestaltet ist und welche Jahreszeit gerade auf dem Kalender steht, liegen die Bodentemperaturen am Flächenkollektor im Jahresverlauf zwischen -5 und +25 Grad Celsius. Erdwärmekollektoren im oberen Untergrund benötigen in der Regel keine zusätzliche Genehmigung; in Wasserschutzgebieten oder nach Landesrecht können aber Anzeige- oder Prüfpflichten gelten.
Erdsonde oder Flächenkollektor?
| Kriterium | Erdsonde (Tiefenbohrung) | Flächenkollektor |
|---|---|---|
| Platzbedarf | gering | groß (ca. doppelte Wohnfläche) |
| Erdarbeiten | Tiefenbohrung 40–100 m | flaches Verlegen in 0,8–1,5 m |
| Genehmigung | meist wasserrechtliche Erlaubnis (standortabhängig) | meist keine zusätzliche Genehmigung |
| Effizienz | sehr stabil (konstante Tiefentemperatur) | leicht schwankend (oberflächennah) |
| Kleines Grundstück | geeignet | nur mit großer Freifläche |
Bauliche Voraussetzungen
Egal ob Erdsonde oder Flächenkollektor, das zu beheizende Objekt muss gewissen Kriterien entsprechen, damit der Einsatz einer Erdwärmeheizung effizient möglich ist. Die Heizkörper sollten so gestaltet sein, dass sie mit einer geringeg Vorlauftemperatur zurecht kommen – idealerweise maximal 40 Grad Celsius. Flächenheizungen kommen mit Vorlauftemperaturen von rund 30 Grad aus und punkten daher bei der Effizienz besonders.
Eine gute Wärmedämmung der Gebäudehülle liefert dann das Tüpfelchen auf dem I und senkt nicht nur die Heizkosten. Je mehr Heizenergie aus der nötigen elektrischen Energie gewonnen werden kann, desto wirtschaftlicher arbeitet die Wärmepumpe. Ein Verhältnis von 1 zu 4 wird als Optimum angesehen – um 4 Teile Heizenergie zu produzieren, wird dabei nur 1 Teil Strom benötigt. Über das ganze Jahr gemittelt beschreibt dieses Verhältnis die Jahresarbeitszahl (JAZ). In einer mehrjährigen Feldstudie des Fraunhofer ISE erreichten erdgekoppelte Sole-Wasser-Wärmepumpen im Gebäudebestand im Schnitt eine JAZ von rund 4,3 – mehr als Luftwärmepumpen, weil das Erdreich ganzjährig ein gleichmäßiges Temperaturniveau liefert. Davon zu unterscheiden ist die Leistungszahl COP (Coefficient of Performance), die nur einen einzelnen Betriebspunkt im Prüflabor beschreibt. Darüber hinaus lassen sich Sole-Wasser-Wärmepumpen auch in Altbauten nach einer energetischen Sanierung nachrüsten. Je nach gewähltem System wird hierfür ein entsprechender Platzbedarf natürlich vorausgesetzt.
Förderung und gesetzlicher Rahmen
Als Heizung mit erneuerbarer Umweltwärme wird die Sole-Wasser-Wärmepumpe staatlich gefördert. Die gesetzlichen Vorgaben für den Heizungstausch werden derzeit reformiert (geplantes Gebäudemodernisierungsgesetz GModG, Stand 2026 noch nicht in Kraft) – welche Anforderungen und Zuschüsse aktuell gelten, fasst der Ratgeber zu den Fördermitteln zusammen. Weil die Erschließung über Bohrung oder Kollektor zusätzlich kostet, lohnt sich ein Förder-Check hier besonders.
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