Grundwasser ist ein natürlicher Wärmespeicher: Seine Temperatur ist unabhängig von der Lufttemperatur während des gesamten Jahres in etwa konstant. Diese Tatsache machen sich Wasser-Wasser-Wärmepumpen zunutze: Sie entnehmen dem Grundwasser thermische Energie und verwenden diese, um das Gebäude zu beheizen. Wasser-Wasser-Wärmepumpen gehören damit zu den effizientesten Wärmepumpen. Dennoch sind sie weniger stark verbreitet als unter anderem Luft-Wasser-Wärmepumpen, denn ihre Installation ist insgesamt aufwendiger.
Die Temperatur des Grundwassers liegt auch an einem kalten Schweizer Wintertag konstant zwischen etwa 7 und 12 Grad Celsius. Um diese Wärme zum Heizen eines Gebäudes zu verwenden, werden für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe unterirdische Brunnen verlegt. Ähnlich wie Sole-Wasser-Wärmepumpen sind zur Installation Bohrungen nötig. Bei Wasser-Wasser-Wärmepumpen gehen diese jedoch nur bis zum Grundwasserlevel in etwa 15 Metern Tiefe.
So funktioniert eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Jede Wasser-Wasser-Wärmepumpe erfordert einen sogenannten Saug- und einen Schluckbrunnen. Diese werden unterirdisch mit einem Abstand von etwa 15 Metern verlegt. Der Saug- oder Förderbrunnen pumpt das Grundwasser nach oben und leitet es zur Haupteinheit der Wärmepumpe. Wie bei allen Wärmepumpen wird die thermische Energie verwendet, um ein Kältemittel zu erwärmen, welches daraufhin verdampft. Mithilfe eines Verdichters, der mit Strom betrieben wird, erhöht die Wärmepumpe die Temperatur bis zum gewünschten Level. Ein Wärmetauscher leitet das gasförmige Kältemittel dann an das Heizwasser weiter, das in den verlegten Heizleitungen fliesst: Das Gebäude erwärmt sich.
Durch das Entziehen der Wärme kühlt das Grundwasser um etwa fünf Grad Celsius ab. Nachdem es zum Erwärmen des Kältemittels verwendet wurde, wird es über den Schluckbrunnen wieder dem Grundwasser zugeführt. Die aktuellen Modelle von Wasser-Wasser-Wärmepumpen benötigen je Stunde und Kilowatt ungefähr 150 bis 250 Liter Wasser. Bei einem Modell mit einer Leistung von 10 kW ist also ein Grundwasserspiegel erforderlich, der für eine Pumpleistung von 1.500 bis 2.500 Liter pro Stunde ausreicht.
Vor- und Nachteile von Wasser-Wasser-Wärmepumpen
Da die Betriebskosten auch an sehr kalten Tagen äusserst gering sind, gehören Wasser-Wasser-Wärmepumpen zu den effizientesten Wärmepumpen. Ihre Geräuschentwicklung ist zudem geringer als bei Luft-Wasser-Wärmepumpen: Die Pumpe ist mit etwa 30 Dezibel im Keller oder Heizungsraum meist kaum hörbar. Zwar sind Luft-Wasser-Wärmepumpen günstiger in der Anschaffung, im Vergleich zu Sole-Wasser-Wärmepumpen punktet die Wasser-Wasser-Wärmepumpe jedoch häufig auch bei den Kosten. In der Regel sind die Bohrungen für Saug- und Schluckbrunnen günstiger als die Tiefbohrungen bei Erdsonden.
Die Schweiz verfügt über zahlreiche Grundwasserquellen – die Installation von Wasser-Wasser-Wärmepumpen ist daher grundsätzlich in vielen Regionen möglich. Neben einem ausreichend hohen Grundwasserspiegel muss jedoch auch eine geeignete Qualität des Grundwassers nachgewiesen werden, damit die Wärmepumpe bewilligt wird. Bestimmte Stoffe und Schmutzpartikel könnten andernfalls Rückstände und Schäden im Brunnen verursachen. Neben der Baubewilligung, die bei allen Wärmepumpen anfällt, ist bei Wasser-Wasser-Wärmepumpen deshalb zusätzlich eine Genehmigung der lokalen Gewässerschutzbehörde nötig.
Funktionsweise von Wärmepumpen: Welche Variante ist die richtige für Sie?
Die Installation von Wasser-Wasser-Wärmepumpen ist etwas aufwendiger als bei anderen nachhaltigen Heizsystemen und hängt zudem von den individuellen Standortbedingungen ab. Wenn sich das Grundwasser eignet, zahlt sich diese Wärmepumpen-Variante allerdings aus: Aufgrund der hohen Energieeffizienz amortisiert sich die Investition vor allem bei grösseren Gebäuden bereits nach wenigen Jahren.
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