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Wasser/Wasser-Wärmepumpe: Das Grundwasser als Wärmequelle

Immer mehr Menschen entscheiden sich für eine Wärmepumpe, da sie mit nur wenig Strom kostenlose Umweltwärme nutzbar macht. Diese richtungsweisende Technik macht aus einem in die Jahre gekommenen Bestandsgebäude eine moderne, wertstabile Immobilie. Doch auch im Neubau ist eine effiziente Wärmepumpe die beste Alternative zum Heizen mit Brennstoffen. Ein idealer Energieträger ist das Grundwasser, das sich die Wasser/Wasser-Wärmepumpe zunutze macht.

Inhaltsverzeichnis

  1. Wie funktioniert eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe?
  2. Was macht die Grundwasserwärmepumpe so effizient?
  3. Welche Genehmigungen sind für die Wasserwärmepumpe notwendig?
  4. Anschaffung, Einbau und Finanzierung der Wasser/Wasser-Wärmepumpe
  5. Checkliste: Darauf sollten Sie bei der Planung und beim Kauf achten

Wie funktioniert eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe?

Die Wasser/Wasser-Wärmepumpe wird verkürzt auch Wasserwärmepumpe oder Grundwasserwärmepumpe genannt. Sie nutzt die im Grundwasser enthaltene Wärme und gibt diese an das Wassersystem der Heizungsanlage ab. Daher stammt auch der Name der Wasser/Wasser-Wärmepumpe. Dessen erster Bestandteil bezeichnet den Energieträger Wasser (Grund- oder Brunnenwasser). Der zweite Bestandteil des Namens kommt von der Energiesenke Wasser. Das ist das Heizungswasser, das die gewonnene Energie nutzt.

Die Funktionsweise einer Wasser/Wasser-Wärmepumpe ist simpel: Ein Saugbrunnen zapft das Grundwasserreservoir an, entnimmt die benötigte Menge Grundwasser und befördert sie zur Wärmepumpe. Diese macht die thermische Energie des Wassers nutzbar. Das in der Wärmepumpe zirkulierende Kältemittel entzieht dem Grundwasser die Wärme. Nach der Verdichtung gibt der Wärmetauscher die Wärme des nun gasförmigen Kältemittels an das Heizungswasser im Gebäude weiter.

Gleichzeitig kühlt das Kältemittel in der Wärmepumpe ab und verflüssigt sich wieder mithilfe eines Entspannungsventils. Nun kann es erneut Wärme aufnehmen.  Ein sogenannter Schluckbrunnen leitet das abgekühlte Wasser anschließend zurück in die Erde, um das Vorkommen des Grundwassers nicht zu beeinträchtigen. Nach dem umgekehrten Prinzip ist es im Sommer auch möglich, mit der Wärmepumpe zu kühlen.

Abwasser-Wärmepumpe als Sonderform

  • Eine Unterart der Wasser/Wasser-Wärmepumpe ist die Abwasser-Wärmepumpe, die die thermische Energie des Abwassers nutzt.

  • Für die Erschließung dieser Wärmequelle ist kein Brunnen notwendig.

  • Allerdings ist die Warmwasserbereitung aus hygienischen Gründen damit nicht möglich.

  • Außerdem ergibt die Abwasser-Wärmepumpe vor allem für größere Gebäude mit einer hohen Abwassermenge Sinn.

  • Diese Art der Wärmepumpe wird häufig mit einem Blockheizkraftwerk kombiniert.

Was macht die Grundwasserwärmepumpe so effizient?

Im Vergleich zu Wärmepumpen, die die Wärme der Luft oder aus dem Erdreich nutzen, ist die Wasser/Wasser-Wärmepumpe besonders effizient. Denn das Grundwasser hat ganzjährig eine vergleichsweise hohe Temperatur von 8 bis 12°C.

Damit ist die Wasserwärmepumpe (JAZ: zirka 5,0 Mittelwert) tendenziell effizienter als beispielsweise die Luftwärmepumpe (JAZ: zirka 2,9 – einige aber auch 4 bis 5), die Schwankungen der Außentemperatur ausgesetzt ist, und liegt in der Effizienz sogar etwas über der Erdwärmepumpe (JAZ: zirka 3,9 – einige aber auch bis 5,0). Denn anders als bei der Geothermie kommt es bei einer Wasserwärmepumpe zu weniger Wärmetauscher-Verlusten.

Allerdings können die Werte je nach Modell abweichen. Die Effizienz-Lücke zwischen den Wärmepumpen-Arten ist in der Praxis oft kleiner. So gibt es beispielsweise auch sehr effiziente Luftwärmepumpen, die eine JAZ von mehr als 4 haben. Diese können mit den Werten der Erdwärmepumpe mithalten. Achten Sie daher auf die Kennzahlen der spezifischen Modelle, um sinnvoll vergleichen zu können.

Potenzial der Wasser/Wasser-Wärmepumpe erkennen

So erkennen Sie, wie effizient die Wärmepumpe arbeitet:

  • Grundsätzlich drückt sich die Effizienz einer Wärmepumpe darin aus, wie viel Strom als Antriebsenergie benötigt wird, um die Wärme der Energiequelle zu fördern und in Heizenergie umzuwandeln.
  • Das Verhältnis von abgegebener Heizwärme und dem dazu erforderlichen Strom können Sie an der Jahresarbeitszahl (JAZ) ablesen.
  • Eine für die Wasser/Wasser-Wärmepumpe typische JAZ von 5,0 bedeutet, dass für die Bereitstellung von 5 kWh Heizwärme 1 kWh elektrischer Strom erforderlich ist.
  • Je höher die Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe ausfällt, desto energieeffizienter, umweltfreundlicher und kostengünstiger arbeitet sie.
  • Zwar ist die Erschließung teurer als bei der Luftwärmepumpe, jedoch erschwinglicher als die Bohrungen für die Erdwärme.

Unabhängig davon können Sie eine Wärmepumpe mit Grundwasser – genauso wie die anderen Wärmepumpen-Arten auch – problemlos als alleinige Wärmequelle im Neubau und Bestandsgebäude nutzen. Die Kombination mit einer Flächenheizung wie der Fußbodenheizung ist aufgrund ihrer geringen Vorlauftemperatur besonders effizient. Doch auch in einem Altbau ohne Fußbodenheizung arbeitet die Wärmepumpe wirtschaftlich.

Vor- und Nachteile einer Wasser/Wasser-Wärmepumpe

Pro

  • sehr hohe Effizienz, hohe Jahresarbeitszahl (JAZ)

  • kostensparender Betrieb

  • ganzjährig konstantes Wärmereservoir

  • verschiedene Fördermöglichkeiten

  • mit eigenem, kostenlosen Photovoltaik-Strom sind Energieeinsparungen möglich

  • auch auf kleinen Grundstücken realisierbar

  • keine fossilen Brennstoffe und Emissionen

  • weniger Abhängigkeit von fossilen Energieträgern

  • geringere Erschließungskosten als bei der Erdwärmepumpe

Contra

  • Einsatz in Wasserschutzgebiet nicht erlaubt

  • aufwendige Planung/Erschließung (Gutachten, Genehmigung, Bohrung)

  • unter Umständen nicht komplett einsatzfähig bei zu niedrigem Grundwasserspiegel (sehr selten)

  • geringere Effizienz bei tiefer liegendem, kälterem Grundwasser

  • schlechte Wasserqualität kann zu schädlicher Verschlammung oder Korrosion führen

Welche Genehmigungen sind für die Wasserwärmepumpe notwendig?

Für die Nutzung von Grundwasserwärmepumpen gibt es einige gesetzliche Regelungen. Saugbrunnen und Schluckbrunnen, die das Grundwasser schöpfen und wieder einspeisen, befinden sich mehrere Meter tief im Erdreich und machen Bohrungen notwendig. Bund und Länder haben wasserrechtliche, bergrechtliche und lagerstättenrechtliche Anforderungen und Vorschriften – zum Beispiel das Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts (WHG) und das Bundesberggesetz (BBergG). Deshalb müssen Sie vor dem Einbau entsprechende Genehmigungen einholen.

Die Genehmigungen unterscheiden sich von Land zu Land und je nach Region. Diese sind beispielsweise abhängig von der Tiefe der Bohrung und der zu fördernden Wassermenge. Darüber hinaus ist es relevant, ob die Brunnen das Grundwasser in einem Umweltschutzgebiet verwenden.

Als Bauherr sind Sie selbst dafür verantwortlich die Genehmigungen einzuholen. Daher ist es ratsam und zum Teil auch erforderlich, dass Sie ein Gutachten eines Sachverständigen der Wasserwirtschaft beschaffen. Aus diesem geht hervor, wie hoch die Wassermenge ist, die der Brunnen aus dem Grundwasser für die Wasser/Wasser-Wärmepumpe schöpft. Auch die Qualität des Wassers ist von Bedeutung, da zum Beispiel eine zu hohe Eisen- oder Mangankonzentration zu Problemen an der Pumpe führen kann.

Wer sich nicht nur auf sein eigenes Wissen verlassen möchte, profitiert im Vorfeld von einer Beratung zu baulichen Voraussetzungen, Wärmebedarf, Dimensionierung und Effizienz. Das stellt die wirtschaftliche und kostensparende Umsetzung des Vorhabens sicher.

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Anschaffung, Einbau und Finanzierung der Wasser/Wasser-Wärmepumpe

Die hohe Effizienz der Grundwasserwärmepumpe hat ihren Preis. Eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe kostet inklusive Brunnen und Installation rund 35.000 Euro. Als Nachteil gilt hier vor allem der hohe Aufwand für die Erschließung der Wärmequelle. Die Kosten für eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe sind damit ungefähr genauso hoch wie die für eine Erdwärmepumpe. Luft/Wasser-Wärmepumpen sind durch ihren geringeren Installationsaufwand am günstigen und daher auch am beliebtesten.

Bei dem Betrieb der Wasser/Wasser-Wärmepumpe lassen sich jedoch Kosten sparen. Sie können zum Beispiel die Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage kombinieren, um den Strombedarf zu decken. So bleiben Sie besonders unabhängig von schwankenden Energiepreisen. Wenn Sie den Strom ganz oder teilweise aus dem öffentlichen Netz beziehen, können Sie von speziellen Stromtarifen für Wärmepumpen profitieren – vergleichen Sie hier am besten die verschiedenen Anbieter.

Außerdem gilt: Mit Wärmepumpen Energie aus der Umwelt zu gewinnen, ist die wegweisende Technologie, um nachhaltig Wärme zu erzeugen. Mit Blick auf eine klimaneutrale Zukunft unterstützt Sie der Staat, wenn Sie in Ihrem Haus auf erneuerbare Energien setzen. Die relativ hohen Kosten für die Anschaffung lassen sich also durch die staatliche Förderung von Wärmepumpen etwas auffangen.

Checkliste: Darauf sollten Sie bei der Planung und beim Kauf achten

Wenn Sie darauf Wert legen, hocheffizient zu heizen, ist die Grundwasserwärmepumpe eine attraktive Lösung. So investieren Sie in eine unabhängige und klimaschonende Zukunft. Gehen Sie systematisch vor, um alle wichtigen Aspekte zu berücksichtigen.

An diesen Punkten können Sie sich orientieren

  • Heizungsfachbetrieb hinzuziehen, um wärmetechnische Eigenschaften des Gebäudes und Bedarf an Wärme zu ermitteln, bauliche Voraussetzungen des Gebäudes zu beachten, sich zu Effizienz und Dimensionierung beraten zu lassen

  • Wärmepumpe mit möglichst hohem COP und hoher JAZ auswählen, Energieeffizienzlabels und Wirtschaftlichkeit beachten

  • gegebenenfalls auf eine Kühlfunktion achten

  • Kombination mit Photovoltaik prüfen

  • Gutachten (Wasser) beauftragen

  • Genehmigung bei der zuständigen Wasserbehörde der Stadt oder des Landkreises einholen

  • Förderung beantragen (wichtig: vor der Umsetzung)

  • Heizungsfachbetrieb mit Installation beauftragen

  • hydraulischen Abgleich vornehmen lassen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wasser/Wasser-Wärmepumpe besonders effizient ist – aber auch aufwendig zu installieren und daher nicht günstig in der Anschaffung. Zudem darf sie nicht an jedem Ort eingesetzt werden. Sollte diese Heizart doch nicht zu Ihnen passen, ist die Luft/Wasser-Wärmepumpe eine optimale Alternative. Diese Wärmepumpen-Art eignet sich für so gut wie jedes Einsatzgebiet und ist etwas preisgünstiger.

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Hilke Ohrt,
M.A. phil.

Über den Autor

Hilke Ohrt ist studierte Germanistin (M.A. phil.) und arbeitet seit vielen Jahren als freiberufliche Journalistin. Sie schreibt unter anderem für die Bauwirtschaft. Ihre Schwerpunkte liegen auf dem Bauen und Wohnen sowie der Wärme- und Heiztechnik.

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