Bei jeder Wärmepumpe wird einer natürlichen Energiequelle eine gewisse Wärmemenge entnommen und auf ein höheres Niveau "gepumpt". Bei der Erdwärmepumpe ist es die unterhalb der Frostgrenze relativ gleichbleibende Erdwärme.
Wie eine Wärmepumpe arbeitet und welche physikalischen Prinzipien zugrunde liegen, haben wir schon mehrfach an anderer Stelle erklärt. Recht ausführlich ist das zum Beispiel in unserem Artikel zu Erdwärmepumpen dargestellt. Deswegen möchten wir in diesem Artikel darauf verzichten. Es sei nur daran erinnert, dass die Wärmepumpe ähnlich wie ein Kühlschrank arbeitet. Nur dass beim Kühlschrank die Kühlung eines kleinen Raumes der gewünschte Effekt ist und die dabei entstehende Wärme ungenutzt an der Geräterückseite abgegeben wird. Bei der Wärmepumpe hingegen ist eben diese Wärme das gewünschte Ergebnis.
Die Grundwasser Wärmepumpe nutzt, wie der Name schon sagt, die Wärmeenergie des Grundwassers. Das Grundwasser hat, unabhängig von den Temperaturverhältnissen an der Erdoberfläche, eine ständig relativ gleichbleibende Temperatur zwischen 8 und 12 °C. Um das Grundwasser nutzen zu können, muss ein Brunnen gebohrt werden, aus dem das Wasser hochgepumpt und zum Wärmetauscher geleitet wird. Das im Wärmetauscher-Kreislauf zirkulierende Kältemittel ist an dieser Stelle des Prozesses gasförmig. Es entzieht dem Wasser Wärmeenergie und kühlt es dadurch ab. Das nun kältere Wasser muss über einen zweiten Brunnen dem Grundwasserreservoir wieder zugeführt werden. Dieser sogenannte Schluckbrunnen muss laut gewässerrechtlicher Vorschriften ca. 10 bis 15 m vom Pumpbrunnen entfernt sein.
In der Grundwasser Wärmepumpe läuft der gleiche Prozess ab, wie in jeder Wärmepumpe. Das vorgewärmte gasförmige Kältemittel wird über einen Kompressor verdichtet. Dabei wird seine Temperatur stark erhöht. Anschliessend läuft das erhitzte Gas durch einen zweiten Wärmetauscher, in dem es Wärme an das Heizungssystem des Hauses abgibt. Danach bewegt es sich durch eine Drossel zurück zum ersten Wärmetauscher. Auf diesem Weg wird es wieder gasförmig und kühlt sich stark ab. Das nun wieder kalte und gasförmige Kältemittel entzieht dem hochgepumpten Grundwasser Wärme und der Kreislauf beginnt von vorn. Da Wasser in Form des Grundwassers als Wärmequelle dient und die Wärme an das Wasser in der Heizungsanlage abgegeben wird, spricht man auch von einer Wasser-Wasser Wärmepumpe.
Durch die notwendigen beiden Brunnen ist der technische Aufwand recht hoch. Je nach Grundwasserstand müssen Bohrtiefen von 15 bis 20 m erreicht werden. Darüber hinaus sind die Querschnitte der Bohrlöcher so grosszügig zu dimensionieren, dass immer ausreichend Grundwasser gefördert und abgeführt werden kann. Notwendig ist auch eine vorherige Prüfung der Qualität bzw. Zusammensetzung des Grundwassers. Ein hoher Gehalt an Eisen oder Mangan führt zur Ablagerung von Oxiden in den Brunnenschächten und am Wärmetauscher. Diese Verockerung genannte Ablagerung würde mit der Zeit die Funktion stören und letztendlich zum Ausfall der Anlage führen.
Die vergleichsweise hohe Temperatur des Grundwassers führt zu einer guten Wirtschaftlichkeit der Anlage. Ausserdem lassen sich solche Wärmepumpen anhand des Wärmebedarfs des jeweiligen Gebäudes recht genau auslegen. Andererseits existiert neben dem Kompressor noch die Grundwasserpumpe als zweiter Stromverbraucher, der die Effizienz negativ beeinflusst. Letztlich gilt auch hier, dass man Planung und Ausführung der Grundwasser Wärmepumpe nur ausgewiesenen Fachleuten überlassen sollte. Nur so kann in wirtschaftlicher und technischer Hinsicht und bei Beachtung aller gesetzlicher Vorschriften ein optimales Ergebnis erzielt werden.
Aus ökologischer Sicht ist die Grundwasser Wärmepumpe jedem konventionellen Heizungssystem überlegen. Hinzu kommt, dass sie im Sommer auch zur Kühlung des Gebäudes genutzt werden kann. Das ist ein weiterer Riesenvorteil, betrachtet man den hohen Stromverbrauch üblicher Klimatisierungslösungen. Wenn man für Kompressor und Grundwasserpumpe Strom aus regenerativen Quellen nutzt, ist sogar das Optimum an Umweltschutz mit dieser Art der Heizung erreicht.
Wie bei allen technischen Anlagen muss man zwischen dem Anschaffungspreis und den jährlichen Betriebskosten unterscheiden. Durch die notwendigen Brunnenbohrungen ist der technische und dadurch auch finanzielle Aufwand bei der Errichtung einer Grundwasser Wärmepumpe recht hoch. Natürlich hängen die Kosten sehr stark von den örtlichen Gegebenheiten ab. Eine pauschale Aussage ist daher nicht möglich. Als grobe Orientierung sollte man jedoch von mindestens 25.000 bis 30.000 CHF für die Installation einer Grundwasser Wärmepumpe ausgehen. Auf jeden Fall sollte in der Planungsphase geprüft werden, ob staatliche Fördermassnahmen genutzt werden können. Diese können schnell mal einige tausend CHF Ersparnis erbringen.
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Bei den jährlichen Betriebskosten fällt vor allem der für Grundwasserpumpe und Kompressor benötigte Strom ins Gewicht. Dabei ist von jährlichen Kosten von mindestens 800 bis 1000 CHF für ein normales Einfamilienhaus auszugehen. Auch hier gibt es unter Umständen Einsparmöglichkeiten, sofern Energieversorger zur Verfügung stehen, die spezielle Stromtarife für Wärmepumpen anbieten.
Langfristig lohnt sich der Betrieb einer Heizungsanlage mit Wärmepumpe auf jeden Fall. Denn die Brennstoffe für konventionelle Heizungsanlagen werden praktisch jedes Jahr teurer. Das mit der Wasser-Wasser Wärmepumpe als Wärmequelle genutzte Grundwasser ist und bleibt jedoch kostenlos.
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