In meinem Artikel „Erdwärmeheizung: Verbrauchsbeispiel“ erreichte mich ein Kommentar:

Hallo.

Vielen Dank für deinen informativen Blog, ich finde deine Beiträge sehr gelungen. Wir wollen 2016 ebenfalls bauen, ein KFW 70 Haus mit Erwärmeheizung. Nun rät uns unser Fachplaner aber plötzlich zu einem bivalenten Heizbetrieb mit Nano-Bhkw oder Gastherme aufgrund seiner Meinung nach enormen Stromkosten für Warmwasserbereitung. Wie habt ihr das gelöst, heizt ihr noch zu oder verlasst ihr euch einzig auf die Wärmepumpe und deren Heizstab?

Um ehrlich zu sein, ich war ein wenig geschockt. Nicht vom Kommentar, sondern von der offenbaren Unsicherheit die sein Fachplaner da verbreitet hat.

Nehmen wir das Thema mal ausseinander:

Nun rät uns unser Fachplaner aber plötzlich zu einem bivalenten Heizbetrieb mit Nano-Bhkw oder Gastherme aufgrund seiner Meinung nach enormen Stromkosten für Warmwasserbereitung.

Vielleicht muss man hier ein wenig ausholen. Eine Erdwärmeanlage verwendet meines wissens immer eine Wärmepumpe. D.h. mittels Kompressor bzw. Verdichter wird mit Hilfe von elektrischem Strom eine Flüssigkeit von einer schon vorhandenen Temperaturniveau X auf eine höhere Temperatur X+Y gebracht, davon wird ein gewisser Teil für die Warmwasserbereitung/Heizung abgegeben und was noch übrig bleibt wird quasi vorne wieder reingesteckt. Damit schaukelt sich der Kreislauf Stück für Stück auf die Temperaturen die man zur Warmwasserbereitung und Heizung braucht.

Je höher X angesiedelt ist, desto weniger muss sich die Wärmepumpe bemühen um auf brauchbare, höhere Temperaturen zu kommen.

Der klassische Fall einer Wärmepumpe ist die sogenannte Luftwärmepumpe. Vereinfacht gesagt entspricht das eben genannte X der Außentemperatur. Was wenn es draußen jetzt Temperaturen unter 0°C hat? Dann muss die Wärmepumpe schon mehr kämpfen als sie es bei sommerlichen 20°C tun muss.

Moderne Luft-Wärmepumpen können, so die Hersteller, auch bei kleineren Minusgraden noch ohne Elektrozusatzheizung („Heizstab“) betrieben werden. Allerdings unter Einsatz eines vermutlich noch höheren Drucks im System und sicherlich auch mehr Stromeinsatz. Kurzum: Je niedriger die Außentemperatur, desto weniger gut kann die Luft-Wärmepumpe arbeiten. Und je mehr Wärme benötigt wird, desto niedriger ist die Temperatur die in den Wärmepumpenkreislauf zurück gegeben wird. Das kann so weit gehen, dass die Anlage droht einzufrieden. Die Wärmepumpe kann dem aber entgegen wirken, indem sie den Kreislauf entweder mit einem Heizstab unterstützt, oder den Kreislauf zum „auftauen“ der Anlage kurzzeitig umkehrt. Beides kostet zusätzlich Strom.

Vor einiger Zeit war die Faustregel für die Effizienz etwa so: Eine Luft-Wärmepumpe kann aus 1kWh Strom ca 3..3,5kWh Wärme machen. Faktor 1:3 bis 1:3,5 also. Je kälter es ist, desto niedriger fällt dieser Faktor aus.

Kommen wir nun zur Sole/Erdwärme-Wärmepumpe. Hier wird die Temperatur X nicht aus der Außenluft gewonnen, sondern aus dem Erdreich gewonnen.

Je höher die benötigte Leistung, desto tiefer bzw. desto mehr Sondenbohrungen müssen gemacht werden. Man spricht von pi*Daumen 50..55W im Schnitt pro Meter Bohrung, je nach geologie des Untergrunds.

Hier mal eine aktuelle Grafik die den Sole-Vorlauf und Sole-Rücklauf einer realen Erdwärmeanlage (2x160m Sondenbohrung) während des eingeschalteten Verdichters (die Wärmepumpe) zeigt:

Wenn der Verdichter einschaltet entzieht die Heizung dem Kreislauf Wärme, weswegen die Temperatur am Soleneintritt auf knapp 5°C sinkt. Das heisst 5°C werden in 160m tiefe gepumpt. Der geschlossene Sondenkreislauf fördert aber zum selben Zeitpunkt 9,8°C zutage. Zusammen mit der Außentemperatur heisst das:

Trotz nur 3,6°C Außentemperatur und „gewinnen“ wir mit dieser Anlage ein Delta von 4,8° Kelvin, und das VOR dem Verdichter. „Wie, VOR dem Verdichter?“. Allein durch Umwälzen durch die Tiefenbohrung gewinnen wir 4,8°C.

Der Verdichter bekommt also an seinem Eingang 9,8°C „serviert“. Und das bei einer Außentemperatur von 3,6°C.

Eine Luftwärmepumpe bekäme da… Ja was denn? Richtig. 3,6°C.

Die Erdwärmepumpe ist also 6,2°Kelvin besser dran als die Luftwärmepumpe. Und je kälter es draußen wird, desto besser steht die Solewärmepumpe da. Während die Luftwärmepumpe dann mit vielleicht -5°C oder noch kälter zu kämpfen hat, kann sich die Erdwärmepumpe bequem auf eine recht stabile Temperatur verlassen.

Man sagt so als Faustregel: Erdwärmepumpen machen aus 1kWh Strom ca. 4 bis max. 5kWh Wärme. Also Faktor 1:4 bis 1:5. Wir erinnern uns: Luftwärmepumpe im Idealfall 1:3,5.

Hinweis: Ich beziehe mich bei meinen „Faktor“ Angaben übrigens nicht auf den COB-Wert der Wärmepumpe selbst, sondern auf das Gesamtsystem inklusive aller Zusatzaggregate, Pumpen und sonstiger Verbraucher. Denn nur das zählt im Endeffekt auf der Stromrechnung.

Man darf jetzt aber nicht an den knapp 10°C die da aus dem Erdreich kommen festhalten. Wird es draußen kälter, steigt auch der Wärmebedarf der Heizung. Es muss mehr und öfter/länger geheizt werden. Damit entzieht man dem Erdreich wärme. Der Bereich um die Sonde – vereinfacht gesagt – kühlt etwas aus. Der Wärmegewinn durch das Erdreich sinkt. ABER das was die Erdwärmepumpe an ihrem Eingang erreicht, ist nach unseren Erfahrungen (und der meiner Eltern de auch eine Erdwärmepumpe besitzen) immer gut über 0°C (3°C am Eingang der Wärmepumpe war glaube ich bis jetzt das niedrigste gemessene von uns). Auch wenn es draußen -20°C hat. Da friert nichts ein und da muss auch nichts aufgetaut werden.

Das beste aber ist: Das Delte-T, also die Temperaturdifferenz zwischen Soleeingang und Soleausgang ist Sommer wie Winter stabil. Die Absoluten Ein- und Ausgangstemperaturen variieren zwar, aber die oben erwähnten 4..5°C gewinnt man Sommer wie Winter. Ein weiterer Unterschied zur Luftwärmepumpe: Da gewinnt man im Sommer viel, und im Winter weniger.

Kurzum: Eine Erdwärmepumpe hat es einfacher als eine Luftwärmepumpe. Aber zurück zu den Bedenken des Fachplaners bzgl. der Warmwasserbereitung:

Eine Standard Erdwärmepumpe ist ausgelegt auf eine maximale Temperatur von knapp 60°C. Moderne Häuser haben keine Heizkörper mehr die mit 80°C betrieben werden. Hier kommt für gewöhnlich eine Fußbodenheizung zum Einsatz. Und die braucht in einem modernen Haus keine 35°C Vorlauftemperatur. Die Wärmepumpe kann da also nur müde lächeln.

Und die Warmwasserbereitung? Bei uns ist die Heizung auf 49°C Warmwasser eingestellt. D.h. unser Warmwasserspeicher wird auf 49°C angefüllt. Das reicht noch locker um das Spülwasser so heiß einzustellen dass man sich die Finger verbrüht. Wenn gerade zweimal hintereinander die Dusche lief und das letzte Nachheizen schon ein wenig her ist, dann kann es auch mal vorkommen, dass nur noch 45°C aus dem Hahn laufen. Zum Duschen immer noch ausreichend heiß und zum Spülen auch noch okay. Wen das zu Kalt wird, der stellt sein Warmwasser nicht auf 49°C sondern auf 55°C oder so. Das packt die Wärmepumpe auch noch (ohne Zusatzheizung), kostet allerdings mehr und wie ich finde, unnötig Energie.

Enorme Stromkosten sind bei einem Faktor von 1:4 nicht zu befürchten. Ja, es ist richtig dass solche Anlagen einen, bzw. zwei Heizstäbe haben die richtig fett Strom ziehen können. Wir haben selbst zwei solcher Brummer bei uns installiert. Einen im Warmwasserspeicher und einen im Heizungspuffer. Aber da die Wärmepumpe immer mit Eingangsseitigen Temperaturen von >0°C nie in Stress Gerät und für bis zu 60°C an ihrem „Heizausgang“ ausgelegt ist, kommt die Anlage eigentlich nicht in Bedrängnis und muss auch nicht mit den Heizstäben „nachhelfen“.

Ist jedoch die Wärmepumpe oder die Bohrung zu klein ausgelegt (bzw. passt der Energiebedarf nicht zur Auslegung der Erdwärmeanlage), so läuft die Wärmepumpe an ihre Grenzen und man muss mit den Heistäben nachheizen. Bei uns war das exakt 1x der Fall. Die Kritiker sagen jetzt sicher „Ich wusste es… da kommt noch ein ABER …“. Falsch. Das eine mal als einer der beiden Heizstäbe lief, warm bei der Aufheizphase unseres frisch verlegten Estrichs. Der Estrichbauer verordnete einen Vorlauftemperaturanstieg von 5° Kelvin pro Tag. Nach wenigen Tagen waren wir bei 55°C Vorlauftemperatur in der Fußbodenheizung angelangt. Die Raumtemperatur lag bei >=40°C und man konnte selbst mit guten Schuhen nur wenige Minuten auf dem Boden stehen. Es war tropisch heiß.

Die Wärmepumpe lief da quasi am Anschlag, und zwar mehrere Tage am Stück. Das Erdreich ist recht gut ausgekühlt (etwa 3°C kamen noch aus den Sonden zurück) und es musste tatsächlich exakt 31h lang mit dem Heizstab nachgeheizt werden.

Seit dem, steht der Betriebsstundenzähler der Heizstäbe unverändert auf 31h.

Kurzum: Wir brauchen die nicht. Gleiches Spiel im übrigen bei der Anlage meiner Eltern.

„Enorme Stromkosten für die Warmwasserbereitung“ sind weder bei uns, noch bei meinen Eltern zu sehen. Weiter besteht absolut kein Bedarf für eine bivalente Installation. Die Wärmepumpe schüttelt das locker aus dem Ärmel.

Bei Luftwärmepumpen sieht die Sache ggf. anders aus: Hier kann es so kalt werden, dass die Luftwärmepumpe nichts mehr als der Außenluft gewinnen kann. Und hier muss dann der Heizstab her halten. Für diese Zeitabschnitte liegt der Faktor bei 1:1. Währenddessen arbeitet die Erdwärmepumpe unverändert mit einem Faktor von 1:4 weiter.

Zurück zum Fachplaner: Wenn ein Fachplaner bei einer Erdwärmeanlage (die bedingt durch die Bohrung sowieso schon pi*Daumen 10k EUR über den Kosten einer Luftwärmeanlagel liegt) zu einem Bivalenten Betrieb rät und Nano-BHKW oder eine Gastherme oder sonstwas noch einplant, dann hat er – meiner Meinung nach – den Schuss nicht gehört… Ich geb doch keine 10kEUR zusätzlich aus um besser als eine Luftwärmepumpe da zu stehen um dann nochmal xx tausend Euro in die Hand zu nehmen um einen bivalenten Betrieb zu sichern, der total unnütz ist?

Mir erscheint der Fachplaner weder kompetent noch vertraut mit Erdwärmeanlage für Einfamilienhäuser. Ich würde in so einem Fall auf jeden Fall eine zweite Meinung einholen.

Im übrigen gibt es auch Energieberater die sich irgendwie in eine Technologie verrennen. Guckst du hier: „Das leidige Thema Heizungstechnik“

Bald wohnen wir ein ganzes Jahr in unserem Eigenheim. Dann werde ich mal eine Kostenaufschlüsselung online stellen. Dann kann der unentschlossene sich noch ein wenig weiter mit dem Thema beschäftigen.