Grundwasserwärmepumpen (auch Wasser-Wasser-Wärmepumpen genannt) bilden in Deutschland eher eine Nische: Jährlich werden hier weniger als 5.000 solcher Anlagen verbaut. Das liegt daran, dass eine Installation nicht immer möglich ist. Aber wenn die Umgebungsvariablen passen, dann sind sie wahre Effizienz-Wunder mit hohen Jahresarbeitszahlen. Auf dieser Seite erklären wir Ihnen die Funktion von Grundwasserwärmepumpen und versorgen Sie mit wichtigen Informationen zu Preisen und Kosten. Außerdem stellen wir Ihnen die Vor- und Nachteile dieser Systeme vor und erklären die wichtigsten Fachbegriffe.

1. Wie funktionieren Grundwasserwärmepumpen?

Eine Grundwasser-Wärmepumpe holt sich die Wärmeenergie nicht aus der Luft oder dem Erdreich, sondern entzieht sie dem Grundwasser. Für die Installation solch einer Wärmepumpe müssen zwei Brunnen geschachtet werden: ein Saug- und ein Sickerbrunnen. Sie gewährleisten einen ständigen Kreislauf zum Absaugen und Abgeben des Grundwassers.

Gut zu wissen: Es ist wichtig, dass in Fließrichtung des Grundwassers zuerst der Saugbrunnen und dann in mindestens 15 Metern Entfernung der Sickerbrunnen installiert wird.

Grundwasser stellt eine Temperatur von 7 bis 12 Grad (durchschnittlich also ca. 10 Grad) zur Verfügung. Das reicht natürlich 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. Anders ausgedrückt: Beim Zusammendrücken des Wassers (oder eines Kältemittels) entstehen höhere Temperaturen, die dann genutzt werden können. Auf diese Weise werden Temperaturen von 40 bis 60 Grad erreicht, die dann zum Beispiel in 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. Deshalb greift man oft auf Variante 2 zurück: den Zwischenwärmetauscher. Bei dieser Variante wird die Wärmeenergie des Grundwassers auf ein Kältemittel übertragen, das dann zum weiteren Erhitzen in die Wärmepumpe geleitet wird. Den Wärmeübertrag können Sie sich in etwa wie bei einer Wärmflasche vorstellen: Die Wärme wird auf Ihren Körper übertragen, obwohl Sie mit dem heißen Wasser gar nicht direkt in Berührung kommen. Bei der Grundwasserwärmepumpe mit Zwischenwärmetauscher ist es genauso: Wasser und Kältemittel kommen nicht direkt miteinander in Kontakt, trotzdem kann die Wärme übertragen werden. Dadurch wird ein zu 100 % geschlossener Kreislauf gebildet, welcher das System weniger anfällig macht.

Damit Sie sich den Betrieb der Grundwasserwärmepumpe besser vorstellen können, haben wir Ihnen beide Varianten grafisch dargestellt:

Schema der Grundwasserwärmepumpe im Direktbetrieb
Schema der Grundwasserwärmepumpe mit Zwischenwärmetauscher

Übrigens: Prinzipiell können Wärmepumpen ganz einfach den Prozess umkehren und damit das Haus im Sommer kühlen. Sie entziehen dann der Raumluft die Wärme und geben sie ans Grundwasser ab. Das würde eine Klimatisierung der Raumluft im Sommer bedeuten, verursacht aber weitere Kosten in den Sommermonaten. Leider bleibt es bei der theoretischen Idee: Die Erwärmung des Grundwassers wird meist nicht genehmigt.

2. Die wasserrechtliche Genehmigung für eine Grundwasser-Wärmepumpe

Wie tief, wie schnell, wie viel? Das Grundwasser ist überall anders und an vielen Orten besonders schützenswert. Die Bedingungen müssen perfekt sein, damit eine Grundwasserwärmepumpe eingesetzt werden kann und darf. Deshalb brauchen Sie eine wasserrechtliche Genehmigung, um eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe einsetzen zu können. Diese Genehmigung bekommen Sie beim örtlichen Landratsamt (Untere Wasserbehörde). Bevor Sie eine Aussage bekommen, wird ein dreitägiger Pumpversuch durchgeführt. 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.

Diese mehrtägige Wasseranalyse kostet natürlich Geld. Umgekehrt bewahrt sie Sie davor, dass die Wärmepumpe später unrentabel läuft oder durch bestimmte Inhaltsstoffe oder Verunreinigungen im Grundwasser Schaden nimmt. Außerdem stellt man so fest, ob die Grundwasserqualität konstant ist.

Bevor Sie eine Genehmigung beantragen, erkundigen Sie sich, ob die wasserrechtliche Bewilligung zeitlich unbegrenzt erteilt wird!

Erkundigen Sie sich, ob in Ihrer Nachbarschaft schon Grundwasserwärmepumpen betrieben werden oder ob schon einmal eine Genehmigung abgelehnt wurde. Durch diese Informationen lässt sich eher abschätzen, ob eine kostenpflichtige Probebohrung Sinn machen würde. Trotzdem kann es noch sein, dass unter Ihrem Grundstück andere Bedingungen herrschen als bei Ihrem Nachbarn und Sie keine Genehmigung bekommen, obwohl dieser eine Wärmepumpe mit Grundwasser betreiben kann.

Und noch ein Tipp zum Thema Genehmigung: Wenn sich Ihr Haus in einem Wasserschutzgebiet befindet, brauchen Sie gar nicht erst weiter zu fragen. Sie werden in diesem Fall ganz sicher keine Genehmigung für eine Grundwasser-Wärmepumpe erhalten. Siehe auch //henry.baw.de/bitstream/20.500.11970/101814/1/28-BuddenbohmPlanung.pdf Seite 2.

2.1. Wie tief muss für eine Grundwasserwärmepumpe gebohrt werden?

Die Antwort auf diese Frage hängt von verschiedenen Faktoren ab. Generell gilt: Oberflächennahes Grundwasser wechselt mit den Jahreszeiten leicht seine Temperaturen. Je tiefer sich das Wasser unter der Erde befindet, umso geringer fallen diese Schwankungen aus. Ab einer Tiefe von etwa 20 Metern finden Sie das ganze Jahr über relativ gleichbleibende Temperaturen vor.

Die Temperatur des Grundwassers in einer solchen Tiefe entsprechen etwa den durchschnittlichen Jahrestemperaturen des jeweiligen Ortes. Einige Beispiele:

  • im Münsterland liegt dieser Wert bei ca. 8,3°C,
  • In Berlin ist das Wasser in dieser Tiefe etwa 9,1 °C warm.
  • Und in Freiburg im Breisgau bei ca 10,4°C (Quelle).

Sollte man dann nicht Grundwasser anzapfen, das möglichst tief im Boden liegt? Nein! Technisch wäre das zwar überhaupt kein Problem, aber es sprechen zwei wichtige Faktoren dagegen:

  1. Meist bekommt man nur für oberflächennahes Grundwasser eine Genehmigung.
  2. Ab einer gewissen Tiefe können Wärmepumpen nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden, weil die Kosten für solche Bohrungen 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, sind aber noch konstant genug, dass eine Wärmepumpe damit sehr gut arbeiten kann.

Tipp zum Thema Brunnen: Geht Ihnen gerade durch den Kopf, dass Sie gerne im Garten sowieso einen Brunnen haben möchten? Ganz unabhängig von Ihren Planungen zur Wärmepumpe? Hier finden Sie einen Ratgeber, wie Sie im Garten einen Brunnen errichten können. Das geht nämlich mit ziemlich einfachen Mitteln und geringen Kosten, zum Beispiel mittels sogenannter Rammbrunnen. Der Blick in den Ratgeber lohnt sich!

3. Wie viel kostet eine Grundwasser-Wärmepumpe?

Die Preise für Grundwasserwärmepumpen gliedern sich in zwei Bereiche: einerseits die Anschaffungskosten inklusive Installation der Brunnen und andererseits die Verbrauchs- und Betriebskosten. Wir erklären dir genauer, was auf dich zukommt:

Anschaffungskosten für eine Grundwasser-Wärmepumpe

Bei der Anschaffung musst du sowohl den Preis für die Wärmepumpe und die zugehörigen Materialien bedenken als auch die (ziemlich aufwendige) Installation mit der Brunnenbohrung.
Die Wärmepumpe mit allen nötigen Materialien kann man schon für etwa 9.000 bis 11.000 Euro bekommen.

Der kompliziertere Teil der Anschaffung ist aber mit Sicherheit die eigentliche Installationsarbeit, zu der auch die Bohrungen gehören. Lassen Sie diese Arbeiten auf jeden Fall von einem spezialisierten Unternehmen durchführen! Preislich sollten Sie mit etwa 4.000 bis 7.000 Euro für diese Arbeiten rechnen. Der tatsächliche Preis im konkreten Fall hängt unter anderem von der Bodenbeschaffenheit und der Bohrtiefe für die Brunnen ab. Je nach Situation können die Kosten auch weit höher liegen. Lassen Sie sich nach einer Ortsbegehung und der wasserrechtlichen Genehmigung einen genauen Kostenvoranschlag erstellen.

Der Gesamtpreis für eine Grundwasserwärmepumpe liegt durchschnittlich bei 16.000 bis 17.000 Euro. Im Neubau kommen Sie teilweise etwas günstiger weg.

3.0.1. Verbrauchs- und Betriebskosten einer Grundwasserwärmepumpe

Zu den Verbrauchs- und Betriebskosten der Grundwasserpumpe gehören hauptsächlich die Wartungs- und Stromkosten.

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

3.1. Wie sieht es mit der Wirtschaftlichkeit und Amortisation von Grundwasserwärmepumpen aus?

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 wirklich beachtlich! Das liegt natürlich am Wärmeträger Wasser. Im Vergleich zur Luft (die bei einer Luftwärmepumpe als Wärmeträger genutzt wird) bleibt die Temperatur im Grundwasser im Jahreslauf konstant. Und im Vergleich zur Wärme in der Erde (genutzt von der Erdwärmepumpe) liegt die Temperatur im Grundwasser meist um einige Grad höher.

Allerdings sollte die Grundwassertemperatur nicht unter 8 °C fallen, denn dann drohen Frostschäden an den Pumpen. Man sollte meinen, dass bei 8 °C doch eigentlich nichts passieren dürfte, aber man muss bedenken, dass man dem Grundwasser ja noch rund 5°C an Wärme entzieht. Dann kommt es schon gefährlich nahe an den Gefrierpunkt heran.

Auch die Wirtschaftlichkeit würde bei so niedrigen Temperaturen leiden: Denn wenn Sie die Grundwasserwärmepumpe zum Schutz vor Schäden deaktivieren müssten, bräuchten Sie ein weiteres Heizsystem, das Sie in dieser Zeit unterstützt. Experten empfehlen aber nur den monovalenten Betrieb, also die Nutzung als einzige Wärmequelle im Haus.

Ist denn die Grundwasserwärmepumpe nun wirtschaftlich? Immerhin ist die Anschaffung nicht ganz billig …

Experten geben eine Amortisation von weniger als zehn Jahren an. In dieser Zeit ist die Ersparnis durch die Grundwasserwärmepumpe also größer als die Kosten. Aber das sollten Sie sich unbedingt immer für den konkreten Fall errechnen lassen.

Allerdings kann natürlich niemand in die Zukunft schauen. Wie werden sich die Strompreise und im Vergleich dazu die Rohstoffpreise für herkömmliche Heizarten entwickeln? Zugunsten der strombetriebenen Grundwasserwärmepumpe oder eher zum Vorteil anderer Heizsysteme? Das ist im Moment noch nicht sicher vorhersehbar, könnte aber die Amortisation natürlich beeinflussen. Immerhin in einem Punkt können Sie 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 einer Grundwasserwärmepumpe

Ist ausreichend Grundwasser in guter Qualität vorhanden, sind Wasser-Wasser-Wärmepumpen äußerst effizientDamit sie sich besser für oder gegen diese Wärmepumpenvariante entscheiden können, haben wir Ihnen die wichtigsten Vor- und Nachteile zusammengestellt.

4.1. Die Vorteile einer Grundwasser-Wärmepumpe

Hier gibt es eine ganze Menge wichtiger Punkte:

  1. Hoher Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist wirklich sehr gut. Es gibt Systeme, die mit Jahresarbeitszahlen von bis zu 5 arbeiten. Dieser Wert bedeutet, dass die Anlage unter realen Bedingungen aus 1 kW Strom 5 kW Wärme erzeugen kann. Das ist absolut beachtlich, bei anderen Wärmepumpen liegt dieser Wert meist zwischen 3 und maximal 4. In den meisten Fällen dürfte die Jahresarbeitszahl auch bei den Grundwasser-Wärmepumpen eher bei 4 oder etwas darüber liegen. Aber auch damit ist die Grundwasserwärmepumpe immer noch äußerst rentabel. Wichtig: Lassen Sie sich nicht von Leistungszahlen von 6 oder 7 täuschen! Bei diesen COP-Werten (siehe Glossar im Punkt 7 dieses Textes) handelt es sich um Werte unter genormten Testbedingungen, die in der Realität als Jahresarbeitszahl selten erreicht werden.
  2. Geringe Betriebskosten: Aus der hohen Effizienz ergeben sich geringe Betriebskosten, immerhin brauchen Sie nur vergleichsweise wenig Strom.
  3. Emissionsfreiheit: Die Grundwasser-Wärmepumpe produziert keine Abgase, daher können Sie auf die Kontrolle durch den Schornsteinfeger verzichten.
  4. Umweltschutz: Bei der Wasser-Wasser-Wärmepumpe werden keine fossilen Brennstoffe gebraucht und auch der Stromverbrauch ist deutlich niedriger als bei anderen Heizlösungen. Außerdem entstehen keine Abgase. Die Grundwasser-Wärmepumpe kann also mit gutem Gewissen als sehr umweltfreundlich bezeichnet werden. Noch umweltschonender wird es natürlich, wenn Sie den Strom auch noch selbst mit einer Photovoltaikanlage herstellen.
  5. Gut kombinierbar: Damit sind wir schon beim nächsten Punkt, nämlich der guten Kombinierbarkeit mit einer Photovoltaik- oder Windkraftanlage. Hierbei handelt es sich um echte Traumkombis für Umwelt und Geldbeutel.
  6. Unabhängigkeit von Rohstoff-Preisen: Es steht zu vermuten, dass die Preise für Gas und Öl in den nächsten Jahren und Jahrzehnten weiter ansteigen werden. Mit der Wärmepumpe sind Sie davon unabhängig. Und mit einer kombinierten Photovoltaikanlage werden Sie sogar unabhängig vom Strompreis.
  7. Wenig Platzbedarf: Eine Grundwasser-Wärmepumpe braucht nicht viel Platz und ist daher auch für kleinere Grundstücke geeignet.

4.2. Nachteile einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Natürlich hat eine Grundwasser-Wärmepumpe auch ihre Nachteile:

  1. Nicht an jedem Standort möglich: Man muss ziemlich viele Einstiegsbedingungen erfüllen, um eine Grundwasser-Wärmepumpe zu bauen. Die Qualität, die Tiefe und die Fließgeschwindigkeit des Grundwassers müssen passen. Alleine an diesen Punkten scheitert es schon bei vielen Grundstücken.
  2. Aufwendige Genehmigung: Um herauszufinden, ob das Grundstück für eine Grundwasser-Wärmepumpe infrage kommt, sind mehrtägige Wasseranalysen nötig, die natürlich Geld kosten. Das große Problem dabei: Dieses Geld (und diese Mühe) müssen Sie investieren, ohne vorher zu wissen, ob Sie am Ende die Genehmigung bekommen werden. Im Zweifel ist das Geld verloren und Sie müssen nach einer anderen Heizlösung suchen. Deshalb probieren viele Hausbesitzer gar nicht erst, die Genehmigung zu bekommen.
  3. Teure und aufwendige Bohrungen: Für die Grundwasser-Wärmepumpe müssen zwei tiefe Brunnen gebohrt werden. Das ist aufwendig und teuer. Und: Falls schon ein Garten angelegt ist, wird dieser natürlich bei den Arbeiten in Mitleidenschaft gezogen.
  4. Flächenheizung notwendig: Wie alle Wärmepumpen bietet auch diese Variante verhältnismäßig niedrige Heiztemperaturen. Deshalb sollte sie mit einer Flächenheizung (zum Beispiel Fußbodenheizung) verbunden werden.
  5. Effizienzverlust möglich: Das Grundwasser kann sich über die Jahre verändern, zum Beispiel sinken an manchen Orten die Grundwasserstände ab. Sollte das in Ihrem Fall passieren, könnte es sein, dass die Wärmepumpe irgendwann nicht mehr genügend Wasser ziehen kann. Das kommt jedoch nur selten vor.
    Wenn diese Hürden aber einmal überwunden sind, überwiegen die Vorteile der Grundwasser-Wärmepumpe deutlich.

5. Glossar: Wichtige Fachbegriffe zur Grundwasserwärmepumpe

Damit Ihnen die weitere Recherche leichter fällt, haben wir die wichtigsten Fachbegriffe für Sie zusammengestellt und erklärt:

5.1. Leistungszahl und Jahresarbeitszahl

Wenn Sie verschiedene Grundwasser-Wärmepumpen vergleichen, werden Sie immer wieder auf die Leistungszahl und die Jahresarbeitszahl als Testgrößen für die Effizienz stoßen. Es ist wichtig, dass Sie diese beiden Werte gut auseinanderhalten, denn sie unterscheiden sich deutlich:

  • Die Leistungszahl für eine bestimmte Wärmepumpe wird von den Herstellern unter genormten Bedingungen ermittelt. Sie gibt den Wirkungsgrad an, also die Frage, wie gut das Verhältnis zwischen eingesetztem Strom und produzierter Wärme ist. Da viele Hersteller mit der gleichen Norm arbeiten, macht die Leistungszahl die verschiedenen Modelle untereinander vergleichbar.
  • Die Jahresarbeitszahl ist jedoch für Ihren speziellen Fall viel bedeutender. Schließlich sind die Bedingungen bei Ihnen zu Hause ganz anders als die im „Labor“. Unter realen Gegebenheiten wird die Leistungszahl selten erreicht, die Jahresarbeitszahl liegt also normalerweise darunter. Wie weit, das ist individuell unterschiedlich, aber sehr wichtig. Es könnte nämlich sein, dass sich die Anlage gar nicht mehr rentiert, wenn man sich die Gegebenheiten vor Ort anschaut. Deshalb wird die Jahresarbeitszahl vom Installateur berechnet, der alle örtlichen Bedingungen mit einbezieht. (Sieh auch: //www.zogg-engineering.ch/Publi/WP_ETH_Zogg.pdf)

Beide Werte sind also für Sie als Verbraucher wichtig. Sie sagen aber etwas Unterschiedliches aus und dürfen deshalb nicht verwechselt werden. Für beide gilt: Je höher, desto besser.

5.2. Monovalenter oder bivalenter Betrieb

Wärmepumpen können als einzige Wärmequelle dienen, sodass kein weiteres Heizsystem im Haus vorhanden ist. Man nennt das monovalenten Betrieb. Unter einem bivalenten Betrieb versteht man die Kombination von zwei verschiedenen Heizsystemen. Sie können zum Beispiel eine Wärmepumpe mit einer Öl- und Gasheizung zusammenschalten.

Empfohlen wird der monovalente Betrieb, im bivalenten Betrieb lohnen sich Wärmepumpen nämlich nur selten. Allerdings muss das Haus für einen monovalenten Betrieb gut gedämmt sein und über Flächenheizungen verfügen.

5.3. Saugbrunnen und Sickerbrunnen

Für den Betrieb der Grundwasser-Wärmepumpe braucht man zwei Brunnen, also Rohre zum Grundwasser. Der Saugbrunnen dient dazu, das Grundwasser anzuzapfen. Er wird auch als Förderbrunnen, Entnahmebrunnen oder Zapfbrunnen bezeichnet. Der Sickerbrunnen leitet das abgekühlte Grundwasser wieder in die Natur zurück. Man nennt ihn auch Rückgabebrunnen.

5.4. Vorlauftemperatur oder Vorlauf

Unter dem Heizungsvorlauf versteht man die Temperatur, die von der Wärmequelle auf dass Heizungssystem übertragen wird. Diese liegt meist zwischen 40 und 60 °.

5.5. Wasser-Wasser-Wärmepumpen

Grundwasser-Wärmepumpen gehören zur Kategorie der Wasser-Wasser-Wärmepumpen. Die Bezeichnung wird verwendet, weil die Wärmeenergie dem Wasser entzogen und meist 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. Bisher spielen sie jedoch keine große Rolle.

Geschrieben von: Jascha Schmitz , 30. November 2020


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