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Wärmepumpen, Erdwärmepumpen

Wer die Erdwärme für sich nutzen will, greift auf eine jahrzehntelang bewährte Technologie zurück. Eine besondere Form dieser Nutzung der Erdwärme ist die Erdwärmepumpe mit CO2-Tiefensonde. Die Funktionsweise, der Aufbau und die Einsatzgebiete, aber auch die vielen Vorteile wollen wir im Folgenden kurz näher vorstellen.

Aufbau und Funktionsweise der Erdwärmepumpe mit CO2-Tiefensonde

Im Grunde genommen wird ein Wärmerohr verwendet und dessen Funktionsweise kennt man schon seit mehr als 100 Jahren. CO2 wird bei diesem Wärmerohr als Wärmeträger verwendet. In Verbindung mit einer Wärmepumpe kann dieses Wärmerohr nun noch effizienter arbeiten.

Die CO2-Sonde muss dafür ins Erdreich eingebracht werden. In ihr zirkuliert nun das CO2, das als Wärmeträger dient. Dies bietet einen entscheidenden Vorteil: Der hohe Druck, der in der Sonde herrscht, sorgt für eine ebenso hohe Dichte des Gases. Dadurch sind sehr gute Wärmeübergangszahlen möglich.

Ebenfalls fließt flüssiges CO2 entlang der Sondenrohrwand, und zwar nach unten. Während der Fallströmung verdampft das CO2 durch die Wärme, die es aus dem Erdreich aufnimmt. Der Dampf ist somit leichter und warm und steigt nach oben auf, und zwar im Zentrum der CO2-Tiefensonde. Von dort gelangt er in den Wärmetauscher, wo das dampfförmige CO2 die Wärme abgibt. Dadurch wird das CO2 wieder flüssig und kann erneut an den Sondenwänden nach unten strömen.

Zusätzlich wird die CO2-Tiefensonde mit einer modulierenden Wärmepumpe samt Kompressor verwendet. Diese ist drehzahlgeregelt, so dass die Leistungsabgabe an den aktuellen Heizbedarf angepasst werden kann. Die Wärmepumpe verringert also die Drehzahl an warmen Tagen, erhöht sie selbsttätig an kalten Tagen.

Einsatzgebiete der Erdwärmepumpe mit CO2-Tiefensonde

Die Erdwärmepumpe mit CO2-Tiefensonde ist besonders umweltfreundlich, da sie auf ein Frostschutzmittel verzichten kann. Dies sorgt auch dafür, dass diese Form der Erdwärmepumpe bestens für den Einbau in Wasserschon- und Wasserschutzgebieten geeignet ist, wo ansonsten kaum eine Chance auf die Nutzung der Erdwärme besteht. Besonders gut lassen sich Ein- und Zweifamilienhäuser mit diesem System beheizen.

Vorteile der Erdwärmepumpe mit CO2-Tiefensonde

Die Vorteile einer Erdwärmepumpe, die mit CO2-Tiefensonde arbeitet, sind vielfältig. Die wichtigsten sollen im Folgenden kurz aufgeführt werden:

  • Ein Frostschutzmittel ist nicht nötig, wodurch die Erdwärmepumpe besonders umweltfreundlich arbeitet und sogar in Schutzgebieten betrieben werden kann.

  • Eine Solepumpe wird ebenfalls nicht benötigt, wodurch die Betriebskosten deutlich absinken.

  • Im System werden keine beweglichen Teile verwendet, so dass die Erdwärmepumpe nicht nur einen sicheren Betrieb garantiert, sondern dabei auch noch wartungsfrei ist.

  • Durch die 100-prozentige Anpassung an die Gebäudeheizlast arbeitet das System extrem effizient.

  • Der Betrieb des Systems ist besonders maschinenschonend und geräuscharm.

  • CO2 wird durch erhöhten Druck stark komprimiert und dadurch entsteht eine hohe Dichte. Dadurch ergibt sich eine wesentlich verbesserte Wärmeleitfähigkeit.

  • Die CO2-Sonde selbst benötigt nur wenig Platz, wodurch die Installation selbst auf eher kleinen Grundstücken realisierbar ist.

  • Bei vielen Systemen kann auch eine Fernsteuerung und Fernwartung realisiert werden.

Die Leistungen einer solchen Erdwärmepumpe liegen zwischen knapp fünf bis hin zu über 30 kW. Vorlauftemperaturen bis zu 60 Grad Celsius sind dabei möglich.

Nachteile der Erdwärmepumpe mit CO2-Tiefensonde

Die Erdwärmepumpe mit CO2-Tiefensonde bietet eindeutig unzählige Vorteile. Dennoch stehen diesen noch einige Nachteile gegenüber, an deren Beseitigung man jedoch arbeitet.

 

  • Die CO2-Tiefensonde muss 60 bis 120 Meter tief ins Erdreich eingebracht werden, um einen effizienten Betrieb zu ermöglichen.

  • Die Anschaffungskosten sind (noch) recht hoch, werden jedoch durch die äußerst geringen Betriebskosten recht zügig amortisiert.

  • Das Rohr muss zudem in einem ganz konkreten Winkel verbohrt werden. Dadurch kann es zu preisintensiven Installationsleistungen kommen, zumal die meisten Installateure noch nicht mit dieser Form der Erdwärmepumpe zu tun hatten.

  • Im Wärmerohr muss für einen erhöhten Druck gesorgt werden. Dieser sollte mindestens fünf Mal so hoch sein, wie der Atmosphärendruck, damit eine effiziente Funktionsweise gewährleistet ist.