Checkliste: Planung einer Umweltwärme-heizung
Die Umweltwärme-Heizung erschließt mit Wärmepumpen und Kollektoren (Erdreich, Grundwasser oder Umgebungsluft) gespeicherte Energie und gibt diese an den Heizkreislauf und/oder Warmwasserkreislauf ab.Umweltwärme-Systeme stellen unabhängige Heizungssysteme dar. Nachfolgend sind die wichtigsten Informationen für die Planung & Errichtung einer solchen Anlage aufgeführt. Weitere Informationen speziell für den Bereich Erdwärme finden Sie auch in unserem Planungs- und Kalkulationsleitfaden Erdwärmeheizungen hier.
1. Übersicht über die Nutzungsprinzipien
Alle Umweltwärme-Heizungen sind in ihrer Funktion gleich, nur die Energiequellen unterscheiden sich. So kann mit Hilfe von Kollektoren und Wärmepumpen die im Erdreich, Grundwasser oder der Umgebungsluft enthaltene Wärmeenergie genutzt werden.
a) Wärmequelle Erdreich
Die Energiegewinnung aus dem Erdreich ist die häufigste Art der Umweltwärmenutzung. Die Förderung der Erdwärme erfolgt über Erdwärmesonden oder oberflächennahe Erdwärmekollektoren. Die senkrecht in unterschiedliche Tiefen in den Boden eingelassenen Erdwärmesonden haben i.d.R. eine Länge zwischen 40 und 100 Meter (Bild links). Oberflächennahe Erdwärmekollektoren werden unterhalb der Frostgrenze in ca. 1,0 bis 1,4 m Tiefe verlegt (Bild rechts). Spiralförmige Energiekörbe sind eine weitere Alternative, Erdwärme zu nutzen. Sie werden in Vertikalbohrung oder in Gräben in etwa 2 bis 4 Meter Tiefe in den Boden eingebracht. Der Abstand zwischen den Körben beträgt ca. 4 Meter. Die Dimensionierung von Erdwärmesonden, -kollektoren oder Energiekörben hängt vom Wärmebedarf des Gebäudes und den Speichereigenschaften des Erdreichs ab und ist vom Fachmann zu ermitteln.
b) Wärmequelle Grundwasser
Neben der im Erdreich gespeicherten Wärme kann auch das Grundwasser mit Wärmepumpen genutzt werden. Die Temperatur von Grundwasser beträgt selbst an kältesten Tagen zwischen 7 und 12 °C. Über einen Förderbrunnen wird das Grundwasser entnommen Die Wasserqualität spielt eine wichtige Rolle, um den energetischen Erfordernissen zu genügen. Zwischen Förder- und Schluckbrunnen sollte ein Abstand von etwa 10 bis 15 Metern eingehalten werden.
2. Flächenbedarf von Umweltwärme-Heizungen
Je nach Wärmequelle und Art nehmen die Kollektoren wie oben beschrieben eine unterschiedlich große Fläche ein. Die Wärmepumpenanlage einer Umweltwärme-Heizung erfordert hingegen keinen besonders vorbereiteten Aufstellraum und verbraucht nicht mehr Fläche als eine Gasbrennwerttherme. Die Anlage kann in einem normalen Kellerraum, in einem Hauswirtschaftsraum oder auch in einer Garage installiert werden.
3. Funktionsprinzip einer Umweltwärme-Heizung
Ein Umweltwärme-Heizungssystem besteht aus den oben genannten Kollektoren und einer Wärmepumpe. In diesem geschlossenen Kreislaufsystem sorgt die Pumpe dafür, dass der flüssige Wärmeträger (der auch im Winter nicht einfriert) die Wärmeenergie von den Kollektoren zum Speicher bzw. direkt zur Heizung transportiert. Die von der Wärmepumpe aufgenommene Erd- bzw. Umgebungswärme hat ein vergleichsweise niedriges Temperaturniveau. Innerhalb der Wärmepumpe wird diese Wärme unter Hinzufügung der Antriebsenergie Strom auf eine höheres, für Heizzwecke nutzbares Temperaturniveau transferiert. Ein Wärmetauscher sorgt dafür, dass diese Energie vom Wärmeträger auf das Wasser der Heizung oder des Speichers übertragen wird.
4. Investitionen: Wartungskosten
Bei Umweltwärme-Heizungen kommen keine Brennstoffe zum Einsatz und unterliegen daher keinen Preisschwankungen wie bei Öl- oder Gasheizungen. Alle 2-3 Jahre sollte die Anlage jedoch von einem Fachbetrieb geprüft werden. Die Wartungskosten betragen durschnittlich ca. 50 Euro pro Jahr.
5. Förderung und Finanzierung von Umweltwärme-Heizungen
Die Einrichtung von Umweltwärme-Heizungen wird durch Maßnahmen aus Mitteln der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gefördert. Die KfW bietet im Rahmen verschiedener Programme zinsverbilligte Darlehen an:
- KfW-Umweltprogramm (Gewerbe, öffentliche Hand)
- KfW-ERP-Umwelt- und Energieeinsparprogramm (Gewerbe, öffentliche Hand)
- KfW-C02-Gebäudesanierungsprogramm (Wohngebäude vor 1979)
- KfW-Programm "Wohnraum Modernisieren" (Wohngebäude)
- KfW-Programm "Ökologisch Bauen" (Neubauten/ Wohngebäude)
Verschiedene Bundesländer, wie z.B. NRW ("REN-Programm") und Baden-Württemberg ("Erdwärmesonden-Programm"), fördern Umweltwärme-Heizungen im Rahmen ihrer Breitenförderung.
6. Genehmigung
Bei Planung und Installation von Wärmepumpen sind in Deutschland die Bestimmungen des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) und die wasserrechtlichen Regelungen bzw. die Wassergesetze der Länder zu beachten. Die Erschließung der Wärmequelle Erdreich und Grundwasser ist anzeigepflichtig bzw. bedarf einer Genehmigung. Weitere Informationen zu den Installationsvoraussetungen geben die einzelnen Fachinstallationsbetriebe.
7. Vorteile einer Umweltwärme-Heizung
Wenn der für den Betrieb einer Wärmepumpe benötigte Strom regenerativ erzeugter wird, treten beim Betrieb keine Schadstoff- und CO2-Emissionen auf. Bei Strom aus fossilen Energieträgern ist die Arbeitszahl der Wärmepumpe entscheidend. Erfahrungen aus dem praktischen Betrieb zeigen, dass Wärmepumpensysteme die Energiekosten für die Raumheizung und Warmwasserbereitung um ca. 50-60% gegenüber einer konventionellen Heizung senken können.
Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ist vergleichbar mit einem Kühlschrank mit umgekehrten Energiestrom. Beim Kühlschrank wird die bei diesem Prinzip anfallende Kälte genutzt, während eine Wärmepumpe die Wärme an das Heizungssystem abgibt. Durch internes Umschalten können moderene Wärmepumpensystemen im Sommer ohne weiteren Installationsaufwand auch zur Raumlühlung genutzt werden. Die Wärme wird dann über die Kollektoren oder Sonden an das Umgebungsmedium (Erdreich, Wasser, Luft) abgeführt.
8. Internationales Gütesiegel für Wärmepumpen
Für die Qualitätsprüfung von Wärmepumpen wurde 1997 eine internationale Arbeitsgemeinschaft aus Deutschland, Österreich und der Schweiz gegründet (D-A-CH). Diese Arbeitsgemeinschaft hat Qualitätsrichtlinien für Wärmepumpen festgelegt, die größtmögliche Leistung, Betriebssicherheit und Umweltfreundlichkeit sicherstellen sollen.
Das vom D-A-CH vergebene internationale Gütesiegel bezieht sich auf serienmäßig hergestellte elektrische Wärmepumpen und ihre technischen Eigenschaften, Vertriebs-, Verkaufs- und Planungsunterlagen sowie die Serviceorganisation. Die Qualitätsstandards werden mit Prüfungen der Geräte gewährleistet, die in Deutschland vom TÜV gemäß der Euronorm EN 255 durchgeführt werden. Diese Norm definiert standardisierte Prüfbedingungen für verschiedene Wärmepumpen-Arten und gibt die nötigen Messverfahren vor. Der in diesen Messverfahren herangezogene COP-Wert (Coefficient of Performance) ist ein Gütekriterium der Wärmepumpe. Je höher dieser Wert ist, desto effektiver arbeitet die Wärmepumpe. Der minimale gemessene COP-Wert für die Auszeichnung mit dem internationalen Wärmepumpen-Gütesiegel ist abhängig von der Bauart der Pumpe und liegt zwischen 3,0 und 4,5.