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Mit jährlich weniger als 5.000 installierten Anlagen in Deutschland, bilden Grundwasserwärmepumpen eher eine Nische. Dies liegt daran, dass eine Installation nicht immer möglich ist. Aber wenn, dann sind sie wahre Effizienz-Wunder mit hohen Jahresarbeitszahlen. Auf dieser Seite erklären wir die Funktion von Wasser-Wasser-Wärmepumpen, sowie alles Wichtige zu den Preisen und Kosten.

1. Wie funktionieren Grundwasserwärmepumpen?

Eine Grundwasserwärmepumpe holt sich die Wärmeenergie weder aus der Luft noch aus dem Erdreich, sondern entzieht sie dem Grundwasser. Im Rahmen der Installation solch einer Wärmepumpe werden zwei breite Brunnen geschachtet, ein sogenannter Saug- und ein Sickerbrunnen. So ist ein ständiger Kreislauf zum Ansaugen und Abgeben des Grundwassers gewährleistet.

Das Grundwasser stellt eine Temperatur von 7 bis 12 Grad Celsius zur Verfügung - also durchschnittlich ca. 10 Grad: Das reicht auf keinen Fall um damit zu duschen oder die Heizung zu betreiben.

Daher wird die Wärmeenergie des Grundwassers in einem Verdichter (Kompressor) unter Druck auf ein höheres Temperaturniveau gepumpt. Danach liegen Temperaturen von 40 bis 60 Grad vor, welche auf das Heizungssystem des Gebäudes - idealerweise eine Fußbodenheizung - übertragen werden können. 

Es gibt zwei Möglichkeiten dem Grundwasser die Wärme zu entziehen.

  1. Bei der ersten Variante, dem Direktbetrieb, wird das Grundwasser selbst zur Wärmepumpe geleitet und dort verwendet. So geht keine Wärme beim Übergang auf ein anderes Medium verloren. Allerdings muss die Qualität des Grundwassers wirklich 1a sein, ansonsten drohen teure Schäden an der Wasserpumpe.
  2. Deswegen wird oft auf Variante 2 zurückgegriffen: Den Zwischenwärmetauscher. In diesem Fall wird die Wärmeenergie des Grundwassers auf ein Kältemittel übertragen, welches dann in die Wärmepumpe zur weiteren Erhitzung geleitet wird. Der Wärmeübertrag funktioniert in etwa wie bei einer Wärmflasche: Die Wärme wird auf meinen Körper übertragen, aber mit dem eigentlichen heißen Wasser innerhalb der Wärmflasche kommt man nicht direkt in Berührung. Bei der Grundwasserwärmepumpe mit Zwischenwärmetauscher wird ein zu 100% geschlossener Kreislauf gebildet, welches das System weniger anfällig macht.
Schema der Grundwasserwärmepumpe im Direktbetrieb
Schema der Grundwasserwärmepumpe mit Zwischenwärmetauscher

2. Was man bei einer Grundwasserwärmepumpe beachten sollte

Um eine solche Wasser-Wasser-Wärmepumpe einsetzen zu können, muss im Vorfeld eine wasserrechtliche Genehmigung beim örtlichen Landratsamt (Untere Wasserbehörde) eingeholt werden. So wird sichergestellt, dass

  1. genügend Grundwasser für den Einsatz einer solchen Wärmepumpe vorhanden ist,

  2. das Grundwasser nicht zu schnell fließt und dass

  3. die Zusammensetzung des Wassers zur Anlage passt.

In jedem Fall wird ein dreitägiger Pumpversuch durchgeführt. Diese mehrtägige Wasseranalyse kostet zwar Geld, bewahrt aber davor, dass die Wärmepumpe nachher unrentabel läuft oder durch bestimmte Inhaltsstoffe und Verunreinigungen im Grundwasser Schaden nimmt. Außerdem stellt man fest, ob die Grundwasserqualität konstant ist.

Ein Tipp: erkundigen Sie sich, ob in Ihrer Nachbarschaft bereits Grundwasserwärmepumpen betrieben werden oder vielleicht sogar eine Genehmigung abgelehnt wurde. Dadurch lässt sich eingrenzen, ob eine kostenpflichtige Probebohrung Sinn machen würde. Auch: befindet sich Ihr Haus in einem Wasserschutzgebiet, brauchen Sie erst gar nicht weiter zu fragen, Sie werden keinesfalls eine Genehmigung für eine Grundwasser-Wärmepumpe erhalten.

Eine häufig gestellte Frage zum Thema Grundwasserwärmepumpe lautet: Wie tief muss gebohrt werden?

Oberflächennahes Grundwasser wechselt mit den Jahreszeiten leicht seine Temperatur. Je tiefer sich das Grundwasser unter der Erde befindet, desto geringer werden die Schwankungen im Jahresverlauf, so dass man ab einer Tiefe von ca. 20 Metern relativ gleichbleibende Temperaturen vorfindet.

Die dort vorherrschenden Temperaturen entsprechen in etwa den mittleren Jahrestemperaturen des jeweiligen Ortes. Als Orientierung:

  • im Münsterland liegt dieser Wert bei ca. 8,3°C,
  • in Berlin bei ca. 9,1°C
  • und in Freiburg i. Br. bei ca 10,4°C (Quelle).

Da wäre die Idee nachvollziehbar tiefer fließendes Grundwasser anzuzapfen. Technisch wäre das auch überhaupt kein Problem. Aber mal ganz abgesehen davon, dass meist nur oberflächennahes Grundwasser angezapft werden darf, können Wärmepumpen auch ab einer gewissen Tiefe nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden, denn die Kosten für solche Bohrungen würden ausufern.

Experten empfehlen für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe eine Bohrtiefe von fünf bis maximal 15 Metern. In dieser Tiefe schwanken die Grundwasser-Temperaturen zwar leicht, aber sie sind immer noch so konstant, dass eine Wärmepumpe damit sehr gut arbeiten kann.

Weitere Tipps zur Grundwasserwärmepumpe:

  • Erkundigen Sie sich ob die wasserrechtliche Bewilligung zeitlich unbegrenzt erteilt wird.
  • Wie bereits erwähnt, werden zwei Brunnen gegraben: ein Saug- und ein Sickerbrunnen. Es ist wichtig, dass in Fließrichtung des Grundwassers zuerst der Saugbrunnen und dann in mindestens 15 Metern Entfernung der Sickerbrunnen installiert wird.

3. Wirtschaftliche Aspekte

3.1. Preise und Kosten der Grundwasserwärmepumpe

Die Preise für Grundwasserwärmepumpen gliedern sich in zwei Bereiche:

3.1.1. Anschaffungskosten

Einmal die Anschaffung der Wärmepumpe mit den zugehörigen Materialien und zweitens die Preise für die Installation. Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe kann man schon für ca. 9.000 bis 11.000 Euro bekommen.

Der komplizierte Teil der Anschaffung ist aber mit Sicherheit die eigentliche Installationsarbeit, wozu die Bohrungen gehören. Wir empfehlen diese Arbeiten auf jeden Fall von einem spezialisierten Unternehmen durchführen zu lassen. Preislich sollte man mit 4.000 bis 7.000 Euro für diese Arbeiten rechnen - der tatsächliche Preis hängt im konkreten Fall unter anderem von der Bodenbeschaffenheit und der Bohrtiefe für die Brunnen ab.

Der Gesamt-Preis für eine Grundwasserwärmepumpe liegt durchschnittlich bei 16.000 bis 17.000 Euro - im Neubau teilweise auch etwas günstiger.

3.1.2. Verbrauchs- und Betriebskosten

Zu den Verbrauchs- und Betriebskosten der Grundwasserwärmepumpe gehören hauptsächlich die Wartungs- und Stromkosten. Grundwasserwärmepumpen sind verhältnismäßig wartungsarm und daher fallen im Regelbetrieb nur sehr geringe Wartungskosten an.

Allerdings werden regelmäßige Sicht- und Druckkontrollen durch den Hausbesitzer empfohlen. So können etwaige Mängel früh aufgedeckt und beseitigt werden, bevor größere Schäden entstehen.

Der Schwerpunkt der Kosten einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe liegt eindeutig im Stromverbrauch. Bei guter Auslegung der Grundwasserwärmepumpe kann man aber mit Einsparungen von rund einem Drittel Energiekosten im Vergleich zu einer herkömmlichen Öl- oder Gasheizung. So sind Stromkosten von unter 1.000 Euro für ein Einfamilienhaus möglich, bei einer Gasheizung würde man sicherlich einige Hundert Euro mehr bezahlen.

3.2. Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Amortisation

Sind die Voraussetzungen für den Betrieb einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe gegeben, arbeiten die Anlagen meist richtig effizient ... oft sogar besser als andere Wärmepumpen-Typen.

Es sind Jahresarbeitszahlen über 5 möglich, das ist beachtlich!

Das liegt natürlich an dem Wärmeträger Wasser. Im Vergleich zur Luftwärmepumpe liegt eine konstante Temperatur im Jahresverlauf vor und im Vergleich zur Erdwärmepumpe liegt diese meist um wenige Grad höher.

Allerdings sollte die Grundwassertemperatur nicht unter 8 Grad fallen, denn dann drohen Frostschäden in den Pumpen. Man sollte meinen, dass bei 8 Grad Celsius doch eigentlich nichts passieren dürfte, aber man muss bedenken, dass man dem Grundwasser ja schließlich rund 5 Grad Wärme entzieht. Auch die Wirtschaftlichkeit würde leiden: Denn wenn man die Grundwasserwärmepumpe zum Schutz vor Schäden deaktivieren müsste, bräuchte man ein weiteres Heizsystem. Experten empfehlen aber nur den monovalenten Betrieb (was das bedeutet lesen Sie weiter unten im Glossar).

Die Anschaffung einer Grundwasserwärmepumpe geht zugegebenermaßen ins Geld.

Auf Grund dessen ist es wichtig zu erfahren, wann sich die Investition lohnt. Experten geben eine Amortisation von weniger als 10 Jahren an. Aber das sollte man sich unbedingt immer für den konkreten Fall errechnen lassen.

Jedoch: Niemand kann in die Zukunft schauen. Wie werden sich die Strompreise entwickeln und im Vergleich dazu die Rohstoff-Preise für herkömmliche Heizarten? Zugunsten der strombetriebenen Grundwasserwärmepumpe oder eher zum Vorteil anderer Heizsysteme? Diese Entwicklung könnte die Amortisation natürlich beeinflussen.

Und nur in einem Punkt kann darauf Einfluss nehmen: Mit einer Photovoltaikanlage kann man sich den Strom quasi kostenlos selbst erzeugen und damit die Rentabilität der Wasser-Wasser-Wärmepumpe weiter steigern.

4. Vorteile und Nachteile

Ist ausreichend Grundwasser in guter Qualität vorhanden, sind Wasser-Wasser-Wärmepumpen äußerst effizientFangen wir mit den Vorteilen der Wasser-Wasser-Wärmepumpe an, wie Grundwasserwärmepumpen auch genannt werden.

Zunächst sei da der sehr gute Wirkungsgrad erwähnt. Es wird von Grundwasser-Wärmepumpen berichtet, welche mit Jahresarbeitszahlen (JAZ) von bis zu 5 arbeiten. Dieser Wert bedeutet, dass die Anlage aus 1kW Strom 5kW Heizwärme erzeugen kann. Das ist absolut beachtlich. In den meisten Fällen dürfte die Jahresarbeitszahl aber eher bei 4 liegen, womit die Grundwasserwärmepumpe immer noch äußerst rentabel betrieben würde.

Aus dieser Effizienz ergeben sich geringe Betriebskosten. Lassen Sie sich aber nicht von COP-/Leistungszahlen von 7 täuschen: Dabei handelt es sich um Laborwerte, die in der Realität als Jahresarbeitszahl selten erreicht werden. Nichtsdestotrotz lässt sich die Effizienz der Grundwasserwärmepumpe relativ gut prognostizieren, da das Grundwasser halbwegs konstante Temperaturen bietet.

Weitere Vorteile der Wasser-Wasser-Wärmepumpe sind:

  1. auch für kleinere Grundstück geeignet
  2. sehr umweltfreundlich
  3. da keine Abgase enstehen, wird kein Schornsteinfeger benötigt
  4. ideal kombinierbar mit einer Photovoltaik- oder Windkraftanlage
  5. keine Abhängigkeit von herkömmlichen Rohstoff-Preisen

Natürlich sind Grundwasserwärmepumpen nicht perfekt, es gibt auch Nachteile. Zum Beispiel muss man - wie bereits unter "Was man bei einer Grundwasserwärmepumpe beachten sollte" - recht viele Einstiegsbedinungen erfüllen: Die Qualität, die Tiefe und die Fließgeschwindigkeit des Grundwassers müssen passen. Alleine an diesen Punkten scheitert es schon bei vielen Hausbesitzern. Und dann kommt die Anschaffung: Grundwasserwärmepumpen erfordern teure Bohrungen.

Wichtig zu wissen: Grundwasserwärmepumpen zur Kühlung im Sommer

Prinzipiell können Wärmepumpen ganz einfach den Prozess umkehren und der Raumluft die Wärme entziehen und diese dann auf das Grundwasser abgeben. Das würde eine Klimatisierung der Raumluft im Sommer bedeuten, trägt aber zu weiteren Kosten in den warmen Monaten bei. So weit, so gut. Allerdings wird die Erwärmung des Grundwassers oftmals nicht genehmigt. Daher bleibt es dann leider bei der Idee...

5. Wichtige Fachbegriffe zur Grundwasserwärmepumpe: Glossar

5.1. Leistungszahl und Jahresarbeitszahl

Die Leistungszahl für eine bestimmte Wärmepumpe ermitteln die Hersteller unter genormten Bedingungen. Sie gibt Aufschluss über den Wirkungsgrad der Anlage. Da viele Hersteller mit der gleichen Norm arbeiten, macht dies die Grundwasserwärmepumpen untereinander vergleichbar. Wenn das System auf einem Grundstück installiert wird, sind natürlich einige Gegebenheiten ganz anders: Die Grundwassertemperatur, die benötigte Vorlauftemperatur der Heizung, usw.

Nun kann es sein, dass sich eine Grundwasserwärmepumpe überhaupt nicht mehr rentiert. Daher wird die Jahresarbeitszahl vom Installateur errechnet, welche alle örtlichen Bedingungen berücksichtigt. Die Leistungszahl und die Jahresarbeitszahl sind also für den Verbraucher wichtig, sagen aber jeweils etwas anderes aus und dürfen daher nicht verwechselt werden.

5.2. Monovalenter oder bivalenter Betrieb

Wärmepumpen können als einzige Wärmequelle dienen, so dass kein weiteres Heizsystem im Haus vorhanden ist. Dieser monovalente Betrieb ist nur in gut gedämmten Häusern in Verbindung mit einer Niedrigtemperaturheizung möglich. Werden höhere Heizungsvorlauftemperaturen benötigt, müsste die Grundwasserwärmepumpe mehr leisten und damit würde die Wirtschaftlichkeit stark zurückgehen.

So kann man beispielsweise eine Öl- oder Gasheizung hinzuschalten, was man dann bivalenter Betrieb nennt. Allerdings lohnt sich das selten.

5.3. Saugbrunnen und Sickerbrunnen

Der Saugbrunnen dient dazu das Grundwasser anzuzapfen. Er wird teilweise auch Zapfbrunnen, Förderbrunnen oder Entnahmebrunnen genannt. Der Sickerbrunnen leitet das abgekühlte Grundwasser wieder in die Natur zurück. Ein häufig verwendetes Synonym lautet Rückgabebrunnen.

5.4. Vorlauf / Vorlauftemperatur

Der Heizungsvorlauf bezeichnet die Temperatur, die auf das Heizungssystem übertragen wird. Diese liegt meist zwischen 40 und 60 Grad Celsius.

5.5. Wasser-Wasser-Wärmepumpen

Die Grundwasserwärmepumpe gehört zur Kategorie der Wasser-Wasser-Wärmepumpen. Die Bezeichnung wird verwendet, weil die Wärmeenergie dem Wasser entzogen wird und oftmals auf ein flüssiges Kältemittel übertragen wird. Wasser-Wasser-Wärmepumpen können neben dem Grundwasser auch Oberflächengewässer oder Kühlwasser nutzen. Von der Idee der Oberflächenwasserwärmepumpen versprechen sich Energieexperten recht viel. Dabei wird die Wärmeenergie von Flüssen und Seen genutzt.

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