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Sole

Über diesen Artikel

Lesezeit

4 Minuten

Veröffentlichung

07.04.2021

Letztes Update

29.07.2021

Sole für die Heizung – Vor- und Nachteile von Sole-Wasser-Wärmepumpen

Inhalt des Wiki-Artikels

Sole für die Heizung

Sole ist als Kochsalz enthaltendes Wasser definiert. Sie ist bei Heizungsanlagen mit Wärmepumpe erforderlich, um thermische Energie aus dem Erdreich ins Haus zu leiten. Die Wärmeübertragung funktioniert im Prinzip auch mit reinem Wasser, notwendig ist die Sole bei Minustemperaturen, um das Einfrieren der Trägerflüssigkeit zu verhindern. Würde darauf verzichtet werden, müsste die Bohrung für die Wärmepumpe viel tiefer sein, damit das Wasser nicht gefriert. Bei einer solchen Tiefenbohrung kann mit einer Verdopplung der Kosten für die Installation der Wärmepumpe gerechnet werden. Statt salzhaltige Sole für die Heizung zu verwenden, wird dem Wasser heutzutage häufig Frostschutzmittel wie Ethylenglykol oder Propylenglykol beigemischt, damit die Trägerflüssigkeit auch bei Temperaturen von mehr als minus 15 Grad Celsius nicht einfriert. Zudem werden Inhibitoren zugesetzt, um Korrosion vermeiden.1

Wie funktioniert eine Sole-Wasser-Wärmepumpe?

Sole-Wasser-Wärmepumpen nutzen geothermische Energie zur Wärmeerzeugung. Sie werden deshalb auch Erdwärmepumpen genannt. Eine Sole-Wärmepumpe verfügt über drei Kreisläufe. Über den Solekreislauf wird die thermische Energie aus dem Erdreich gefördert. Dazu sind Sonderbohrungen oder Flächenkollektoren notwendig, damit die Sole zirkulieren kann. Die Wärme aus dem Boden wird zum Verdampfer der Sole-Wasser-Wärmepumpe transportiert, wo die thermische Energie auf den Kältekreislauf übergeht. Mittels eines Kompressors wird das darin enthaltene Kältemittel verdichtet, wodurch dessen Temperatur ansteigt. Über den Kältekreislauf gelangt die Wärme zum Kondensator der Heizungsanlage, dort wird die thermische Energie über einen Wärmetauscher an den Heizkreis abgegeben. Über Heizflächen werden dann die Räume erwärmt, zudem kann auch die Warmwasserbereitung in eine Heizungsanlage mit Sole-Wasser-Wärmepumpe eingebunden werden.

Für den Betrieb einer Sole-Wärmepumpe wird elektrische Energie benötigt, sowohl die Pumpen als auch der Kompressor verbrauchen Strom. Wie effizient eine Sole-Wasser-Wärmepumpe ist, lässt sich aus dem Verhältnis von bereitgestellter Wärme und Stromverbrauch ablesen. Dieses Verhältnis wird als Jahresarbeitszahl (JAZ), Coefficient of Performance (COP) oder Seasonal Coefficent of Performance (SCOP) angegeben. Während sich die Jahresarbeitszahl auf die Effizienz in der Praxis bezieht, wird der Coefficient of Performance, auch als Leistungszahl bekannt, unter Laborbedingungen ermittelt.2

Kühlen mit der Sole-Wärmepumpe

Mit einer reversiblen Sole-Wärmepumpe können Räume nicht nur beheizt, sondern auch gekühlt werden. Der Kältekreislauf ist bei diesen Wärmepumpen umkehrbar, so dass im Sommer Wärme aus dem Haus in die Erde abgeleitet werden kann. Bei der passiven Kühlung mittels einer Sole-Wasser-Wärmepumpe wird den Räumen über die Heizflächen Wärme entzogen und mit Hilfe eines zusätzlichen Plattenwärmetauchers auf den Solekreislauf übertragen. Die Sole der Heizung gibt die thermische Energie dann über die Erdwärmesonde an das Erdreich ab. Danach liegt die Temperatur der Sole bei ungefähr 15 Grad Celsius. Der Verdichter der Wärmepumpe ist beim Kühlen nicht in Betrieb. Das Wasser im Heizkreislauf erreicht eine Temperatur von 17 Grad Celsius oder mehr, über die Heiz- beziehungsweise Kühlflächen werden die Räume des Hauses dann passiv gekühlt. Eine reversible Sole-Wärmepumpe benötigt lediglich einen zusätzlichen Plattenwärmetauscher sowie ein soleseitiges Umschaltventil.3

Vor- und Nachteile der Sole-Wasser-Wärmepumpe

Eine mit Sole arbeitende Heizung hat viele Vorteile. Die Wärmegewinnung kann über verschiedene Systeme erfolgen, so dass die Anpassung an örtliche Gegebenheiten möglich ist. Es können Erdkollektoren oder Erdsonden zum Einsatz kommen. Wird die Wärme über Erdkollektoren gewonnen, ist keine behördliche Genehmigung notwendig. Erdwärme ist eine konstante Energiequelle, die jederzeit und dauerhaft verfügbar ist. Ein entscheidender Vorteil der Sole-Wasser-Wärmepumpe ist, dass sie nicht nur zum Heizen, sondern auch zum Kühlen der Räume genutzt werden kann.

Sole-Wärmepumpen sind effizient und haben eine gute CO2-Bilanz, sie sind wartungsarm und langlebig. Der Stromverbrauch beim Betrieb ist gering, außerdem kann die Sole-Heizung mittels Photovoltaik mit Energie versorgt werden. Die Kosten für die Beheizung der Räume lassen sich mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe deutlich senken. Darüber hinaus sorgt die Wärmepumpe mit Sole für eine zuverlässige Warmwasserbereitung. Ein weiterer Vorteil der Sole-Wasserpumpe ist der geräuscharme Betrieb.

Die Investitionskosten sind zwar recht hoch, doch besteht die Möglichkeit, für die Installation einer Heizung mit Sole eine staatliche Förderung zu beantragen. Die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) wird durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) gewährt. Voraussichtlich ab Juli 2021 ist darüber hinaus eine Kreditförderung über die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) möglich.

Neben den Vorteilen hat die Sole-Wasser-Wärmepumpe aber auch Nachteile. Bei Verwendung von Erdkollektoren kann eine recht große Fläche für diese erforderlich sein. Es ist darauf zu achten, dass kein Schaden durch Pflanzenwuchs, Bauarbeiten oder anderes an den Flächenkollektoren verursacht werden kann. Werden Erdsonden für die Sole-Wärmepumpe genutzt, ist eine Tiefenbohrung erforderlich, die hohe Kosten verursachen kann. Zudem muss für die Tiefenbohrung eine behördliche Genehmigung eingeholt werden. Neben den hohen Investitionskosten für die Installation einer Sole-Wärmepumpe ist von Nachteil, dass der Erschließungsaufwand oft ebenfalls hoch ist. Bei Altbauten sind teils besondere Prüfungen erforderlich. Eine Heizung mit Sole muss sorgfältig geplant werden, um möglichst effizient zu arbeiten. Ein weiterer Nachteil ist, dass eine Sole-Wasser-Wärmepumpe in sehr eng bebauten Gebieten oft nur schwer umsetzbar ist.4

Erdsonden und Erdkollektoren für Heizungen mit Sole

Sole-Wasser-Wärmepumpen holen thermische Energie über Erdsonden oder Erdkollektoren aus dem Boden. Welche Erschließungsart besser geeignet ist, hängt von den örtlichen Gegebenheiten ab. Während Erdsonden senkrecht verlegt werden, erfolgt die Verlegung von Erdkollektoren waagrecht. Für Erdsonden sind dementsprechend tiefe Bohrungen nötig. Um ein Einfamilienhaus mit Wärme zu versorgen, ist im Durchschnitt eine Bohrtiefe von ungefähr 100 Metern erforderlich. Eine Tiefenbohrung darf nur mit entsprechender Genehmigung durchgeführt werden, außerdem müssen Gewässerschutzbestimmungen beachtet werden.

Erdkollektoren werden als Fläche im oberen Erdreich verlegt. Die Verlegungstiefe liegt bei etwa 1,2 bis 1,5 Meter. Um die Flächenkollektoren zu verlegen, muss eine entsprechen große Grube ausgehoben werden. Erdkollektoren sind besonders gut für feuchte, sandige und lehmige Böden geeignet, da diese eine hohe Wärmeleistung pro Quadratmeter aufweisen.5

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