Wie funktioniert eine Erdsonde mit Wärmepumpe?

Erdwärme zählt zu den umweltfreundlichsten Energieformen. Doch wie funktioniert das mit der Erdwärmesonde genau? Wir klären auf.

Die Wärmepumpen-Heizung bezieht die Energie aus dem Grundwasser oder Erdreich, der Wärmequellanlage. Ergänzt wird das System mit der Wärmeverteilung und der Wärmepumpe, welche meist nach dem Prinzip des Kaltdampfprozesses funktionieren. In diesem Prozess wird durch das verdampfende Arbeitsmittel oder Kältemittel die Wärme aus der Umgebung aufgenommen und mit höherem Druck an die Heizung weitergegeben. Durch Kondensation im Kondensator, sprich durch einen Verdichter wird höherer Druck erzeugt und das Volumen des gasförmigen verdampften Kältemittels verringert und die Temperatur weiter erhöht. Nach Abgabe der gewonnen und erhitzten Umgebungswärme an den Wärmeverteiler wird über ein Expansionsventil oder auch Entspannungsventil der Druck in der Pumpe abgebaut und das Arbeitsmittel verflüssig sich wieder.

Bei Grundwasservorkommen als Wärmequellanlage entzieht ein Wärmetauscher dem rund 80-120°C heissen Wasser, welches vom Untergrund rund 400m an die Oberfläche gefördert wird, die Energie und kann zum Heizen oder Kühlen verwendet werden. In sicherer Entfernung wird das abgekühlte Grundwasser wieder im Untergrund verpresst. Die Bohrung wird mittels einer Kernbohrung oder auch Brunnenbohrung durchgeführt. Dabei wird mit grösseren Bohrdurchmesser und stärkeren Leitungen gearbeitet.

Ohne Grundwasser wird die Erdwärme, schon unter der Oberfläche 8-12°C und pro 100m Tiefe rund 3.3°C wärmer, von der geteuften und mit Trägerflüssigkeit (Wasser-Glykolgemisch - Sole) befüllten, unverwüstlichen Kunststoffsonde (PE100) aufgenommen und durch die Verlängerungen an die Wärmepumpe des Gebäudes weitergeleitet. Mittels einer senkrechten Erdsondenbohrung wird die Sonde, bestehend aus zwei U-förmigen Rohrschleifen mit je zwei Vor- und Rückläufen, auf bis zu 400m herabgeteuft und nimmt da die Wärme auf. Sobald die Flüssigkeit die aufgenommene Wärme abgegeben hat, fliesst sie wieder zurück an die Kunststoffrohre und der Vorgang wiederholt sich in einem geschlossenen Kreislauf.

Ab einer Tiefe von etwa zehn Meter bleibt die Temperatur das ganze Jahr über nahezu konstant – deshalb ist die Erdwärmesonde insbesondere auch im Winter bei tiefen Temperaturen sehr effektiv.

Im nächsten Teil unserer Blogserie erfahren Sie, welche Erdwärmesonden es gibt und wann welche eingesetzt wird.