Heizen mit Wärmepumpen: Erdwärmesonden

Erdwärmesonden machen, gekoppelt an eine Wärmepumpe, die Erdwärme zum Heizen und für die Wassererwärmung nutzbar.

Die Erdwärmesonde wird in ein vertikales Bohrloch eingebaut.
Die Erdwärmesonde wird in ein vertikales Bohrloch eingebaut.

(ves) Erdwärmesonden können unterschiedlich tief ins Erdreich abgeteuft werden und für Heizen respektive Kühlen von Gebäuden genutzt werden. Die Installation von erdgekoppelten Wärmepumpen ist bewilligungspflichtig.

«Untiefe» Erdwärmesonde

Die Erdwärmesonde wird in ein vertikales Bohrloch eingebaut. Die Tiefe der Bohrlöcher kann zwischen 50 und 350 Meter variieren, wobei Erdwärmesonden für die Wärmeversorgung von Einfamilienhäusern häufig bis in eine Tiefe von 100 bis 150 Metern abgeteuft werden. Wird der Erdsondenkreislauf ebenso zum Kühlen des Gebäudes eingesetzt, lohnt sich grundsätzlich eine geringere Tiefe. Der allfällige Sommerbetrieb hilft, das Erdreich mit zusätzlicher Wärme zu laden. Bei der Installation von Erdsonden ist auf Anlagen zu achten, die bereits in Nachbarparzellen installiert worden sind. Kommen sich zwei Erdsonden näher als 30 Meter, kann eine negative Auswirkung auf den Wärmentzug im Untergrund nicht ausgeschlossen werden.

Um vertikale Sickerströmungen entlang der Sonde zu verhindern, wird der Hohlraum im Bohrloch kompakt gefüllt. Auf diese Weise wird der unmittelbare Wärmefluss zwischen Untergrund und Erdwärmesonde garantiert. Die Wärmeträgerflüssigkeit (mit Frostschutz angereichertes Wasser) wird mit Hilfe einer Zirkulationspumpe von der Erdsonde zur Wärmepumpe transportiert; ein Kompressor erhöht die Temperatur danach bedarfsgerecht und idealerweise auf 35 bis 55 °C.

Vorteile   

  • können an individuelle Bedürfnisse angepasst werden
  • geringe Betriebskosten: keine Heizöl- oder Gaskosten, keine Tankreinigungen etc.
  • emissionsfrei
  • kein Transport von Rohstoffen zu Verbrauchern
  • geringer Platzbedarf im Haus und relativ freie Standortwahl
  • sehr lange Lebensdauer (50 Jahre)
  • Kühlfunktion im Sommer möglich

Nachteile

  • höhere Investitionskosten bei Einbau als bei «konventioneller» Heizung
  • bei Sanierung meist kostenintensiv, da Investitionen für den Umbau der Gebäudesubstanz  anfallen

«Tiefe» Erdwärmesonde

Im Gegensatz zur «untiefen» Erdwärmenutzung, wobei die Sonden «nur» in Tiefen bis ca. 300 Metern reichen, dringen «tiefe» Erdwärmeprojekte (Tiefengeothermie) bis mehere tausend Meter in den Untergrund vor. Dort herrschen Temperaturen von 80 °C respektive teilweise über dem Siedepunkt.

Die Tiefengeothermie kommt nur für die wirtschaftliche Wärmenutzung von Industrieanlagen oder Thermalbäder in Frage. Regionale Energieversorgungsunternehmen sind zudem daran, tiefengeothermische Quellen für eine grossangelegte, kombinierte Strom- und Wärmeerzeugung zu erkunden. Im Kanton Jura soll ab 2016 die vierte Probebohrung nach Basel, Zürich und St. Gallen stattfinden. Die drei ersten Piloprojekte sind erfolglos aufgegeben worden.

Erdwärmesondenfelder

Um Einfamilienhaus-Quartiere oder Gebäudekomplexe mit erneuerbarer Wärme zu versorgen, werden  Erdwärmesonden-Felder installiert. Ein solches Feld kann aus mehreren bis mehrere hundert Erdwärmesonden bestehen, die in regelmässigen Abständen in einer Tiefe von 30 bis 300 Metern im Untergrund installiert werden. Die Sonden kombiniert an eine oder mehrere Wärmepumpen, zum Heizen und Kühlen von einzelnen Wohnhäusern, angeschlossen.

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