Wasser-Wasser-Wärmepumpe: Der Vorreiter der Wärmepumpen

Wärmepumpen sorgen umweltfreundlich und kostengünstig für behagliche Wärme. Wasser-Wasser-Wärmepumpen gelten als die effizienteste aller Wärmepumpenarten. Alles Wichtige zur Funktionsweise dieser Wärmepumpen, ihren Vorteilen und den Voraussetzungen für die Installation zeigt der folgende Beitrag.

Was ist eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe?

Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind die effizientesten Wärmepumpen-Systeme. Sie unterscheiden sich von anderen Wärmepumpen dadurch, dass sie das Grundwasser als Wärmequelle nutzen. Sie werden daher auch als Grundwasserwärmepumpen bezeichnet. Wasser-Wasser-Wärmepumpen bestehen aus einer Wärmepumpe und zwei separaten Brunnen. Die Brunnen sind abhängig von den örtlichen Gegebenheiten zwischen 4 und maximal etwa 20 Meter tief.

Aus dem ersten Brunnen, dem Saug- oder Förderbrunnen wird das Grundwasser aus dem Boden entnommen. Über den zweiten Brunnen, dem sogenannten Sicker- oder Schluckbrunnen wird das abgekühlte Grundwasser wieder ins Erdreich geleitet.

An diesem Punkt unterscheiden sich Grundwasserwärmepumpen von Erdwärmepumpen, die über ein geschlossenes Rohrsystem dem Erdboden Wärme entziehen. Die beiden Brunnen müssen mit einem ausreichenden Abstand zueinander angelegt werden, damit sich das warme Vorlaufwasser nicht mit dem kalten Rücklaufwasser vermischen kann. Der Sickerbrunnen liegt aus diesem Grund in Fließrichtung des Grundwassers immer hinter dem Saugbrunnen.

Wie funktioniert eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe?

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe fördert Grundwasser aus dem Förderbrunnen zur Wärmepumpe. Die Temperatur des Grundwassers beträgt unabhängig von der Jahreszeit immer zwischen ca. 8 und 12 Grad. In der Wärmepumpe wird dem Grundwasser ein Teil der Wärme entzogen und an einen Kältemittelkreislauf übertragen.

Das abgekühlte Grundwasser wird über den Schluckbrunnen zurück ins Erdreich gepumpt. Das zunächst flüssige Kältemittel verdampft durch die zugeführte Wärme und wird anschließend in einem Verdichter komprimiert. Durch die Komprimierung steigen Druck und Temperatur des Kältemittels. Die Wärme des Kältemittels wird dann in einem nachfolgenden Wärmetauscher an den Wasserkreislauf der Heizungsanlage abgegeben.

Nach der Wärmeübertragung wird das unter hohem Druck stehende Kältemittel mithilfe eines sogenannten Expansionsventils entspannt, sodass es sich wieder verflüssigt. Danach beginnt der Kreislauf von vorne und das Kältemittel kann erneut Wärme aus dem Grundwasser aufnehmen.

Grundwasseranalyse – Wichtige Voraussetzung für Wasser-Wasser-Wärmepumpen

Bevor mit der Planung und Installation einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe begonnen werden kann, muss das Grundwasser chemisch und physikalisch analysiert werden. Für einen über viele Jahre problemlosen Betrieb einer Grundwasserwärmepumpe muss das Grundwasser bestimmte Kriterien erfüllen.

Es sollte eine geringe elektrische Leitfähigkeit und einen geringen Sauerstoffgehalt aufweisen, um möglichen Korrosionsschäden vorzubeugen. Ebenfalls wichtig ist ein geringer Eisen- und Mangangehalt. Enthält das Wasser zu viel Eisen und Mangan führt dies im Laufe der Zeit zu Ablagerungen. Diese Ablagerungen werden wegen ihrer Farbe „Verockerung“ benannt. Sie beeinträchtigen die Effizienz des Wärmetauschers und können zu Schäden führen.

Rechtliche Voraussetzungen für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Für die Bohrung eines für Wasser-Wasser-Wärmepumpen notwendigen Grundwasserbrunnens ist eine wasserrechtliche Genehmigung erforderlich. Diese Genehmigung muss beim zuständigen Wasserwirtschaftsamt beantragt werden. Damit die Genehmigung erteilt werden kann, dürfen die Bohrungen für die Wärmepumpe nicht in einem Wasser- oder Heilquellenschutzgebiet erfolgen.

Nicht genehmigungsfähig sind Wasser-Wasser-Wärmepumpen, bei denen das Rücklaufwasser nicht zurück in den Boden geleitet wird. Ebenfalls nicht genehmigungsfähig sind Anlagen, wenn Sie in einem Gebiet mit gespanntem, das heißt, unter Druck stehendem Grundwasser errichtet werden sollen. Grundlegende Voraussetzung für eine Genehmigung ist zudem, dass eine ausreichende Menge Grundwasser zur Verfügung steht.

Beachte: Die Prüfung erfolgt durch einen drei Tage dauernden Abpumpversuch.


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Weitere Voraussetzungen für eine Grundwasserwärmepumpe

Neben den qualitativen Kriterien des Grundwassers und den rechtlichen Voraussetzungen müssen noch weitere Voraussetzungen erfüllt sein, damit eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe installiert und effizient betrieben werden kann:

  • Grundwasserspiegel möglichst nicht tiefer als 15 m
  • Fließgeschwindigkeit des Grundwassers kleiner 0,8 m / Sekunde
  • ausreichende Grundstücksgröße

Der Grundwasserspiegel sollte nicht zu tief liegen. Ab einer Tiefe von etwa 15 m verringert sich die Effizienz der Grundwasserwärmepumpe erheblich. Die für die Förderung des Grundwassers erforderliche Pumpenleistung steigt mit der Förderhöhe deutlich.

Auch die Fließgeschwindigkeit hat einen Einfluss auf die Effizienz einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Optimalerweise liegt die Fließgeschwindigkeit unter 0,8 m / Sekunde. Nicht zuletzt muss das Grundstück groß genug sein, um in Fließrichtung des Grundwasser einen Mindestabstand von rund 15 Metern zwischen den beiden Brunnen für die Wärmepumpe sicherzustellen.

Vor- und Nachteile von Wasser-Wasser-Wärmepumpen

Grundwasserwärmepumpen bieten gegenüber anderen Wärmepumpen und mit fossilen Brennstoffen betriebenen Heizungsanlagen mehrere Vorteile. Die wichtigsten Vorteile sind:

  • hohe Effizienz
  • hohe Vorlauftemperaturen
  • wartungsarmer Betrieb
  • monovalenter Betrieb
  • exakt planbar

Ein wesentlicher Vorteil von Wasser-Wasser-Wärmepumpen gegenüber anderen Wärmepumpen ist die hohe Effizienz. Wasser-Wasser-Wärmepumpen erreichen wegen der relativ stabilen Temperaturen des Grundwassers eine Jahresarbeitszahl von 5. Das heißt, mit jeder für den Betrieb der Wärmepumpe einsetzen Kilowattstunde Strom erzeugt eine Grundwasserwärmepumpe 5 Kilowattstunden Wärmeenergie. Zudem können Grundwasserwärmepumpen wegen der konstanten Gegebenheiten exakt für den Bedarf eines Hauses geplant werden.

Ein weiterer Vorteil sind die mit bis zu 65 Grad hohen Vorlauftemperaturen. Grundwasserwärmepumpen können daher monovalent, das heißt, als alleinige Heizungsanlage für die Wohnraumheizung und Warmwasserbereitung verwendet werden. Die Unterstützung durch eine weitere Heizanlage wie bei anderen Wärmepumpensysteme ist bei einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe nicht erforderlich.Nicht zuletzt sind Grundwasserwärmepumpen wartungsarm, leise im Betrieb und benötigen nur wenig Platz.

Nachteilig sind jedoch die mit Kosten verbundenen strengen rechtlichen Vorgaben für die Genehmigung einer solchen Wärmepumpe. Hinzu kommen die Kosten für die Brunnenbohrungen und die Wärmepumpe selbst. Trotz dieser hohen Anfangskosten amortisiert sich eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe nach etwa 10 Jahren.

Was kostet eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe?

Die Kosten für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe teilen sich auf in zwei große Kostenblöcke. Dies sind die Kosten für Planung, Genehmigung und die Erdbohrungen. Die Höhe ist von den konkreten Gegebenheiten insbesondere der Bodenbeschaffenheit und der Bohrtiefe abhängig.

Für ein Einfamilienhaus belaufen sich diese Kosten auf etwa 4.000 bis 8.000 Euro. Hinzu kommen die Kosten für die Wasser-Wasser-Wärmepumpe sowie die Installation der Anlage. Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe für ein Einfamilienhaus kostet etwa 8.000 bis 12.000 Euro. Diese Investitionskosten können jedoch durch staatliche Zuschüsse abgemildert werden.

Gibt es Fördermittel für Wasser-Wasser-Wärmepumpen?

Hausbesitzer können auf Antrag vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle, kurz BAFA, einen nicht rückzahlbaren Zuschuss für die Installation einer Grundwasserwärmepumpe erhalten. Der Zuschuss beträgt aktuell 35 % der förderfähigen Kosten. Wenn durch die Wärmepumpe eine Ölheizung ersetzt wird, beträgt der Zuschuss 45 % der förderfähigen Kosten. Auf jeden Fall muss der Antrag vor der Auftragsvergabe gestellt werden.

Wie hoch sind die Betriebskosten für eine Grundwasserwärmepumpe?

Für den Betrieb einer Grundwasserwärmepumpe fallen Stromkosten und Wartungskosten an. Die Wartungskosten sind jedoch relativ gering, da Wasser-Wasser-Wärmepumpen vergleichsweise wartungsarm sind. Die meisten Installationsfirmen bieten Wartungsverträge für eine regelmäßige, meist einmal jährlich durchgeführte Wartung an. Die Kosten für die jährliche Wartung betragen je nach Anbieter etwa 100 bis 150 Euro inklusive Material.

Die Höhe der Stromkosten ist im Wesentlichen vom Stromtarif abhängig. Spezielle Wärmepumpentarife sind um ca. ein Drittel günstiger, als die normalen Tarife des gleichen Anbieters. Mit Stromkosten von etwa 500 bis 800 Euro pro Jahr sollten Besitzer einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe rechnen. Noch günstiger ist der Betrieb, wenn der benötigte Strom selbst mit einer Photovoltaikanlage produziert werden kann.

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