Wasser-Wasser-Wärmepumpe – Funktionsweise, Kosten und Nutzen

Was ist eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe?

Wärmepumpen können Wärmeenergie aus unterschiedlichen Stoffen gewinnen. Luftwärmepumpen entziehen der Außenluft Wärme, während Erdwärmepumpen die benötigte Wärmeenergie aus dem Boden nutzen.

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe hingegen bezieht ihre Wärme aus dem Grundwasser. Deshalb wird die Wasser-Wasser-Wärmepumpe auch „Grundwasser-Wärmepumpe“ genannt.

Diese Pumpen haben den Vorteil, dass Wasserreservoirs im Boden ganzjährig nahezu konstante Temperaturen bieten. Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe kann somit auch in der kalten Jahreszeit Wärme liefern.

Der Wirkungsgrad dieser Wärmepumpen kann bei bis zu 500 Prozent liegen. Das entspricht einer Jahresarbeitszahl (JAZ) von 5. In der Praxis bedeutet das, dass die Wasser-Wasser-Wärmepumpe ein Kilowatt Strom benötigt, um fünf Kilowatt Wärme bereitzustellen.

Wie funktioniert eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe?

Wasser-Wasser-Wärmepumpen nutzen Kältemittel und einen Verdichter, um die Wärme aus dem Grundwasser zum Beheizen oder zur Warmwassererzeugung nutzbar zu machen.

Eine Sonde liegt im Grundwasser, das von unten über einen Brunnen nach oben gepumpt wird. In der Sonde zirkuliert ein Kältemittel, das Wärme aus dem Grundwasser aufnimmt und verdampft.

Der entstandene Dampf wird durch einen Verdichter geführt. Dort wird der Druck erhöht, wodurch auch die Temperatur des Dampfs steigt. Anschließend wird der warme Dampf über einen Wärmetauscher geführt, wo die Wärme an das Heizwasser oder Warmwasser abgegeben wird.

Das Kältemittel kondensiert durch die Wärmeabgaben, wird also wieder flüssig und fließt zur Grundwassersonde zurück, wo der Kreislauf von vorn beginnt. Das abgekühlte Grundwasser wird über einen zweiten Brunnen wieder dem Boden zugeführt.

Menge und Qualität des Grundwassers sind wichtige Voraussetzung

Damit eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe effizient arbeiten kann, müssen verschiedene Voraussetzungen gegeben sein. Neben der Menge des vorhandenen Grundwassers spielt auch die Qualität des Grundwassers eine wichtige Rolle.

Enthält das Grundwasser z. B. zu viel Eisen oder andere Stoffe, können Pumpen schneller verschleißen oder verstopfen. Bevor eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe installiert wird, führen Experten deshalb immer erst eine genaue Analyse zur Beschaffenheit des Grundwassers durch.

Wichtig ist darüber hinaus auch, dass der Grundwasserspiegel ausreichend ist. Muss für die Sonde der Wärmepumpe mehr als 20 Meter tief gebohrt werden, lohnt sich der Betrieb einer Wärmepumpe meist nicht mehr. Denn dann ist der Energieaufwand für das Pumpen des Grundwassers zu hoch.

Was noch wichtig ist:

Die beiden für die Wasser-Wasser-Wärmepumpe benötigten Brunnen müssen in einem ausreichend großen Abstand installiert werden. So wird verhindert, dass das Wasser, dem Wärme entzogen wurde, wieder zum Grundwasserreservoir zurückfließt und erneut gefördert wird.

Allgemein sollte der Abstand zwischen beiden Brunnen mindestens 15 Meter betragen. Entsprechend viel Platz muss auch auf dem Grundstück vorhanden sein.

Neben dem Abstand ist außerdem die Fließrichtung des Grundwassers wichtig. Sie muss beim Einrichten der Brunnen berücksichtigt werden, um zu verhindern, dass das hochgepumpte Wasser wieder zur selben Stelle zurückfließt.

Sinnvoll ist, wenn die Wärmepumpe nicht zu weit weg vom Gebäude steht, in welchem die Wärme genutzt wird. So werden Wärmeverluste durch lange Rohrleitungen vermieden.

Für die Wasser-Wasser-Wärmepumpe muss ausreichend Grundwasser zur Verfügung stehen. In Regionen mit geringem Grundwasserpegel ist diese Variante der Wärmepumpe kaum geeignet.

Damit eine Grundwasser-Wärmepumpe eingesetzt werden kann, muss die Bohrung der Sonde von der unteren Wasserschutzbehörde genehmigt werden. So darf die Pumpe z. B. nicht in einem Wasserschutzgebiet oder in einem Gebiet mit Heilquellen genutzt werden.

Vorteile und Nachteile von Wasser-Wasser-Wärmepumpen

Im Vergleich zu anderen Wärmepumpen haben auch Wasser-Wasser-Wärmepumpen nicht nur Vorteile, sondern auch Nachteile. Wir beleuchten alle wichtigen Aspekte für Sie.

Vorteile der Wasser-Wasser-Wärmepumpe:

• Hohe Effizienz: Durch die Verwendung von Grundwasser als Wärmequelle können die Pumpen häufig als alleiniger Wärmeerzeuger für Gebäude genutzt werden, ohne Heizungsunterstützung.
• Geringe Betriebskosten: Für den Betrieb der Wasser-Wasser-Wärmepumpen wird Strom benötigt. Da die Wärmeenergie im Grundwasser jedoch unabhängig von der Außentemperatur konstant ist, bleiben auch die Energiekosten auf einem konstanten Niveau.
• Nachhaltige Wärmeerzeugung: Wird Ökostrom oder Strom aus einer PV-Anlage für den Betrieb genutzt, ist die Wasser-Wasser-Wärmepumpe nachhaltig.
• Keine Emissionen: Die Wärmegewinnung mit der Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist emissionsfrei. Es wird kein Schornstein benötigt.
• Geringer Wartungsaufwand: Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist sehr wartungsarm.
• Kühlen möglich: Je nach Ausführung kann die Wärmepumpe auch zum Kühlen von Gebäuden genutzt werden.
• Förderbar: Im Zuge der Reformierung des Gebäudeenergiegesetzes wurde auch die Förderung für Wärmepumpen angepasst. Durch die am 1. Januar 2024 in Kraft getretenen Änderungen beträgt der maximal mögliche Fördersatz nun 70 Prozent.
• Ganzjährig effizient: Da die Wärmeenergie durch das Grundwasser geliefert wird, kann die Wasser-Wasser-Wärmepumpe das ganze Jahr über energieeffizient Wärme liefern.

Nachteile der Wasser-Wasser-Wärmepumpe:

• Hohe Kosten für Erschließung: Das Bohren von Grundwasserbrunnen sowie das Einholen von Genehmigungen kann die Kosten deutlich erhöhen.
• Ausreichend Grundwasser: Im Sommer 2023 sorgten zu niedrige Grundwasserspiegel erstmals für Probleme und schränkten den Betrieb einiger Wasser-Wasser-Wärmepumpe ein.
• Viele Voraussetzungen nötig: Damit die Wasser-Wasser-Wärmepumpe in Betrieb genommen werden kann, müssen vor allem die Grundwassermenge, -qualität sowie der Grundwasserspiegel passen.
• Hoher Planungsaufwand: Aufgrund der Genehmigungen und Kontrollen für das Grundwasser muss viel geplant werden.
• Nur in bestimmten Gebieten möglich: Durch die Einschränkungen der Wasserbehörden kann die Wasser-Wasser-Wärmepumpe nicht überall genutzt werden.
• Platzbedarf: Auf kleinen Grundstücken ist die Installation von zwei Brunnen nicht möglich.

Wasser-Wasser-Wärmepumpe: Kosten

Abhängig vom gewählten Modell kostet eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe bis zu 50.000 Euro. Hier sind die Kosten für Installation und die Erschließung der Wärmequelle (Bohrungen und Brunnenbau) bereits einbezogen.

Für die jährliche Wartung müssen Sie mit Kosten von rund 250 bis 300 Euro rechnen.

Fördermöglichkeiten für die Grundwasserwärmepumpe

Über die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) können Hausbesitzer 30 Prozent staatliche Förderung in Form eines Basiszuschusses für Wärmepumpen erhalten. Für den frühzeitigen Austausch einer alten Heizung, wie bspw. einer Gas-, Öl- oder Biomasseheizung, sind zusätzlich max. 20 Prozent Klimageschwindigkeits-Bonus möglich. Hauseigentümern mit einem zu versteuernden Haushaltseinkommen von max. 40.000 Euro wird zusätzlich ein sogenannter Einkommens-Bonus in Höhe von 30 Prozent gewährt. Nochmals fünf Prozent Zuschuss erhält man in Form des Effizienz-Bonus, der u. a. auch für Wasser-Wasser-Wärmepumpen gilt. Die Förderoptionen können untereinander kombiniert werden, sind jedoch auf max. 70 Prozent Förderung begrenzt.

Unter bestimmten Bedingungen können Sie Ihre Wasser-Wasser-Wärmepumpe vom Staat daher mit bis zu 70 Prozent bezuschussen lassen. Gefördert wird dabei nicht nur die Anlage selbst, sondern auch alle damit verbundenen Kosten wie die Erschließung der Wärmequelle.

Kann ich die Wasser-Wasser-Wärmepumpe auch zum Kühlen verwenden?

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe lässt sich je nach Modell auch zum Kühlen verwenden. In diesem Fall wird die Wärme aus dem Heizungswasser an das Grundwasser geleitet. Die Kühlung ist dann günstiger als die Wärmeerzeugung, da dafür in der Regel nur die Umwälzpumpe und kein Kompressor benötigt wird.

Wenn alle Voraussetzungen gegeben sind, kann sich die Wasser-Wasser-Wärmepumpe lohnen

Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist ein sehr effizientes Heizsystem, das mit geringem Energieaufwand sehr viel Wärmeenergie produzieren kann. Ein großer Vorteil gegenüber anderen Wärmepumpen-Systemen besteht darin, dass die Wärmeenergie über das Grundwasser ganzjährig konstant bezogen werden kann.

Für Hausbesitzer attraktiv ist die hohe Förderung, durch welche die hohen Investitionskosten abgefedert werden. Allerdings müssen für den Bau einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe auch alle Voraussetzungen stimmen. Gibt es auf dem Grundstück zu wenig Platz für zwei Brunnen, sollten Sie vom Projekt Abstand nehmen.

Entscheidend ist außerdem das Grundwasser. Ist es zu niedrig, passt die Qualität nicht oder ist die Strömungsrichtung ungünstig, ist der Einbau einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe nicht sinnvoll.

Es gibt jedoch noch viele weitere Möglichkeiten, um nachhaltig Wärme zu erzeugen. So kann eine Luft-Wasser-Wärmepumpe eine sehr sinnvolle Alternative darstellen. Bei dieser profitieren Sie von allen Vorteilen, die eine Wärmepumpe mit sich bringt. Aufwändige Bauarbeiten und Genehmigungen müssen jedoch nicht durchgeführt werden, da Luft-Wasser-Wärmepumpen in der Regel einfach vor dem Haus aufgestellt werden.

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