Auf viele Hausbesitzer kommen teure Investitionen zu
Wärmepumpen am Ende der Lebensdauer
Eine Wärmepumpe mit Erdsonde hat eine Lebensdauer von 30 Jahren. Das wird in den nächsten Jahren viele Hausbesitzer viel Geld kosten.
Felix P.* wohnt in Pfäffikon und heizt seit mehr als 30 Jahren klimaneutral. Darauf ist der Mittfünfziger stolz: «Ich bin ein sogenannter ‹Early Mover›.»
Der Begriff bezeichnet einen Kunden, der eine neue Technologie bei Markteinführung erwirbt. 1993 liess Felix P. eine Wärmepumpe für die Heizung und Warmwasseraufbereitung in seinem Einfamilienhaus installieren, für die Erdsonde wurde damals ein 95 Meter tiefes Loch gebohrt. Dort nimmt eine Flüssigkeit aus Wasser und Frostschutzmittel Wärme auf und leitet diese zur Wärmepumpe.
Eine Wärmepumpe funktioniert nach dem Prinzip, Wärme aus der Umwelt – also aus Luft, Erde oder Wasser – aufzunehmen und sie auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen, damit sie zum Heizen oder zur Warmwasserbereitung genutzt werden kann. Sie arbeitet ähnlich wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt: Während der Kühlschrank Wärme aus dem Innenraum nach aussen abgibt, entzieht die Wärmepumpe der Umwelt Wärme und leitet sie in das Heizsystem.
Der technische Ablauf besteht aus vier Hauptschritten:
Verdampfen: Ein Kältemittel mit sehr niedrigem Siedepunkt zirkuliert im Kreislauf. Es nimmt die Umweltwärme auf, erwärmt sich und verändert dabei seinen Aggregatszustand von flüssig (kalt) zu gasförmig (warm).
Verdichten: Im nächsten Schritt verdichtet der elektrisch betriebene Kompressor das gasförmige Kältemittel und erwärmt es durch diese Kompression, bis es das im Heizsystem erforderliche Temperaturniveau erreicht.
Verflüssigen: Das heisse Kältemittel gibt im Wärmetauscher die aufgenommene Wärmeenergie an das Wasser im Heizkreislauf ab. Auf diese Weise gelingt es, die aus der Umgebung gewonnene Energie zum Heizen oder zur Warmwasserbereitung zu verwenden. Dabei wird dem Kältemittel Wärme entzogen und es geht vom gasförmigen wieder in den flüssigen Zustand über – es kondensiert.
Entspannen: Bevor der Kreislauf im Verdampfer erneut beginnt, fliesst das Kältemittel durch das Expansionsventil. Dabei sinken Druck und Temperatur auf den Ausgangszustand und der Heizkreislauf beginnt wieder von vorne.
Der Unterschied zwischen einer Erdsonden-Wärmepumpe (Sole-Wasser-Wärmepumpe) und einer Luft-Wasser-Wärmepumpe liegt in der Quelle, aus der die Wärme entzogen wird.
Erdsonden-Wärmepumpe: Die Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzt die thermische Energie aus dem Erdreich als Wärmequelle. Der Begriff «Sole-Wasser» bedeutet, dass die Wärmeübertragung von der Erde auf die Flüssigkeit in der Wärmepumpe stattfindet.
Erdsonden entziehen dem Untergrund Wärme und wandeln diese in nutzbare Energie zum Heizen und zur Warmwasserbereitung um. Zur Erschliessung der Erdwärme sind Bohrungen notwendig. Während die frühen Erdsonden rund 100 Meter tief gebohrt wurden, gelten heute für ein gut gedämmtes Einfamilienhaus Tiefen von 180 bis 220 Meter als sinnvoll.
Luft-Wasser-Wärmepumpe: Diese entzieht der Aussenluft Wärme – auch bei Minusgraden. Sie ist einfacher und günstiger zu installieren, da sie keine Bohrung benötigt. Aber sie arbeitet weniger effizient, da die Lufttemperatur im Winter stark schwankt. Je kälter die angesaugte Aussenluft ist, desto stärker muss das Kältemittel erhitzt werden, damit das Heizungswasser die benötigte Vorlauftemperatur erreicht.
(sco)
30 Jahre lang tat die Erdsonden-Wärmepumpe des ZO/AvU-Lesers aus Pfäffikon ihren Dienst – bis im vergangenen Frühjahr: «Der Kompressor gab den Geist auf.» Das Erdreich rund um die Sonde herum war ausgekühlt.
Arben Selmonaj und Walter Albert haben viel Erfahrung mit Wärmepumpen und kennen das Problem. 1976 gründete Albert in Turbenthal die AWT Service GmbH, die sich auf verschiedene Heizsysteme spezialisiert hat. Wo früher Öl- und Gasheizungen installiert wurden, dominieren heute Systeme wie Wärmepumpen, Holz oder Fernwärme. 2013 verkaufte Albert seine Firma an Selmonaj, seither arbeiten die beiden zusammen.
Minus 8 Grad rund um die Erdsonde
«Die älteren Erdsonden-Wärmepumpen gelangen allmählich an das Ende ihrer Lebensdauer», sagt Albert und erzählt von einem Fall, wo das Gestein rund um die Sonde auf minus 8 Grad gefroren war. Man muss nicht Ingenieur sein, um zu verstehen, dass es in einem solchen Fall mit dem Tausch des Kompressors nicht getan ist.
Peter Hubacher war als «Wärmepumpendoktor» über 18 Jahre vor allem in der Deutschschweiz tätig. Der Ingenieur aus Engelburg bei St. Gallen beschäftigt sich seit Jahrzehnten mit der Wärmepumpen-Technik. «Insbesondere Erdwärmesonden, die zu knapp dimensioniert wurden, können mit den Jahren auskühlen», bestätigt Hubacher. Das betreffe viele ältere Anlagen: «Wenn solche Anlagen im Betrieb nicht überwacht werden, kann es schnell zu einer Unterkühlung des Erdreichs im Bereich der Erdwärmesonden kommen.»
Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe hat laut Hubacher eine Lebensdauer von 15 bis 20 Jahren, eine Sole-Wasser-Wärmepumpe läuft meistens rund 25 Jahre. Nimmt die Effizienz bei Wärmepumpen mit Erdwärmesonden ab, kann mit einer Simulationsrechnung festgestellt werden, ob die Anlage allenfalls mit einem Regenerationssystem ergänzt werden kann.
Bei einer Regeneration wird in den Sommermonaten Wärme in die Erde zurückgeleitet. Das kann durch Kühlung der Räume geschehen oder auch durch das Einspeisen von zusätzlicher Wärme aus Solar-Anlagen oder wie im Beispiel des EW Wald mit Asphaltkollektoren.
Klar ist, dass Erdsonden heutzutage viel tiefer gebohrt werden als noch vor 30 Jahren. «Hier in Turbenthal haben wir kürzlich in zwei Einfamilienhäusern Wärmepumpen installiert. Dafür haben wir 275 Meter tief gebohrt», erzählt Arben Selmonaj. Regeneration sei in diesen Tiefen kein Thema mehr. Auch für ein sehr gut isoliertes Einfamilienhaus betrage die Bohrtiefe heutzutage mindestens 150 Meter.
Niemand weiss, wie gross das Problem ist
So tief ging es in den 1990er- und 2000er-Jahren nicht. Wie viele Erdsonden aus dieser Zeit das sie umgebende Erdreich ausgekühlt haben und ersetzt werden müssen, ist unklar. Niemand hat sie damals gezählt.
Tatsache ist, dass erst im Jahr 2010 der Schweizerische Ingenieur- und Architektenverein (SIA) eine Norm herausgegeben hat, die 2012 überarbeitet und erweitert wurde (SIA384/6:2021). Erdwärmesonden, die nach dieser SIA-Norm berechnet werden, erfüllen die Bedingungen, insbesondere auch hinsichtlich der Berücksichtigung von Nachbarsonden.
Hoffnung für die betroffenen Hausbesitzer
«Wärmepumpendoktor» Peter Hubacher macht den betroffenen Hausbesitzern Hoffnung: «Insbesondere Erdwärmesonden-Anlagen, die vor 2010 installiert worden sind, haben eher ein Negativpotenzial. Bei diesen Anlagen ist es wichtig, dass die Betriebstemperatur der Erdwärmesonden überwacht wird.» Wenn die Soletemperatur aus dem Boden gegen Ende der Heizsaison im Februar oder März unter einen Wert von rund 4 Grad Celsius gefallen ist, empfiehlt Hubacher eine Überprüfung des Heizsystems: «In vielen Fällen gibt es dann noch Sanierungslösungen.»
Doch das Ende einer Wärmepumpe müsse nicht zwangsläufig mit der Auskühlung des Erdreichs zusammenhängen, sagt Hubacher: «Nach 40’000 bis 50’000 Betriebsstunden nimmt die Effizienz des Kompressors deutlich ab.» Bei einer derart in die Jahre gekommenen Wärmepumpe einfach den Verdichter zu wechseln, ergebe wenig Sinn: «Eine solche Anlage wird besser komplett ersetzt.»
Bei AWT Service in Turbenthal will man sich trotz Energiewende noch nicht ganz von der fossilen Heizung lösen. Arben Selmonaj und Walter Albert sehen Potenzial in hybriden Systemen, also einer Kombination aus Wärmepumpe und Ölheizung. «Wer eine Luft-Wasser-Wärmepumpe installiert, soll seine alte Ölheizung nicht verschrotten, sondern behalten und dann einschalten, wenn es draussen richtig kalt ist. Ab minus 3 Grad Aussentemperatur bringt die Wärmepumpe wenig – da heizt man faktisch mit Strom», erklärt Walter Albert.
Eine neue Wärmepumpe und viel Ärger
Zurück zu ZO/AvU-Leser Felix P.: Er liess mit einer Simulation abklären, ob die Sonde noch zu retten sei. Kostenpunkt: 2000 Franken. Resultat: Es braucht eine neue Bohrung oder als Alternative eine neue Luft-Wasser-Wärmepumpe. Der Pfäffiker hat die Erdsonde stilllegen und eine Luft-Wasser-Wärmepumpe installieren lassen.
Fördergelder gab es dafür nicht. Die gibt es nur für den Ersatz fossiler Heizungen durch klimaneutrale Systeme. Sehr zum Ärger des Hausbesitzers: «Ich heize seit mehr als 30 Jahren klimaneutral und bleibe auf den Kosten für die Ersatzinvestition sitzen. Andere haben bis vor Kurzem Gas und Öl verbrannt, um zu heizen, und werden vom Energiegesetz dafür belohnt!»
* Name der Redaktion bekannt.
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