Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe, auch als Grundwasserwärmepumpe bekannt, entzieht dem Grundwasser Wärme, um diese zum Heizen und zur Warmwasserbereitung bereitzustellen. Hier finden Sie alle wichtigen Informationen über die Funktion der Wasser-Wasser-Wärmepumpe sowie ihre Vor- und Nachteile. Außerdem erfahren Sie hier, worauf Sie beim Kauf achten müssen.
Wärme aus kaltem Grundwasser? Die Funktion der Grundwasserwärmepumpe
Wie alle Wärmepumpen bezieht die Wasser-Wasser-Wärmepumpe Wärme aus einem natürlichen Wärmevorkommen, in diesem Fall dem Grundwasser. Dieses Wasser aus der Tiefe der Erde mag sich für uns kalt anfühlen, tatsächlich aber steckt darin viel Wärmeenergie – mehr als ausreichend, um das Kältemittel in der Wärmepumpe, welches einen sehr niedrigen Siedepunkt hat, zum Verdampfen zu bringen. Das ist das Grundprinzip einer jeden Wärmepumpe.
Um diese Wärmequelle erschließen zu können, ist ein Brunnen nötig. So läuft der Prozess der Wärmegewinnung ab:
- Das Grundwasser wird über einen Saugbrunnen zur Wärmepumpe transportiert. Dort gibt es einen Teil seiner Wärmeenergie über einen Wärmetauscher an das Kältemittel ab. Anschließend fließt das Grundwasser über den Schluckbrunnen zurück ins Grundwasservorkommen.
- Durch die aufgenommene Wärmeenergie verdampft das Kältemittel der Wasser-Wasser-Wärmepumpe in einem in sich geschlossenen Kreislauf.
- Das nun gasförmige Kältemittel strömt in einen strombetriebenen Verdichter, der dessen Druck und damit auch dessen Temperatur weiter erhöht.
- An einem zweiten Wärmetauscher gibt das erhitzte Gas seine Wärme an den Heizkreislauf des Hauses ab.
- Anschließend wird der Dampf durch ein Entspannungsventil geleitet und damit wieder verflüssigt, sodass das Kältemittel erneut zur Aufnahme von Wärme bereitsteht.
Detaillierte Infos erhalten Sie im Ratgeber Funktionsweise von Wärmepumpen .
Gegenüber anderen Wärmepumpen ist die Grundwasserwärmepumpe besonders effizient. Aufgrund der ganzjährig hohen Grundwassertemperatur von rund 10 °C erreicht sie hohe COP -Werte von 5 und mehr. Das bedeutet konkret: Sie setzt 1 Kilowattstunde (kWh) Strom ein und erzeugt dabei 5 kWh Wärmeenergie.
Damit sind Wasser-Wasser-Wärmepumpen effizienter als Erdwärmepumpen (COP ca. 4,5) oder Luft-Wärmepumpen (COP ca. 4). Der Grund wird vor allem im Falle von Luft-Wärmepumpen ersichtlich: Die Temperatur der Außenluft beträgt gerade während der Heizperiode meist unter 10 °C, bisweilen unter 0 °C. Es steht also weniger Wärmeenergie zur Verfügung und der Kompressor der Luft-Wärmepumpe muss mehr arbeiten, um das gewünschte Wärmeniveau zu erreichen. Grundwasserwärmepumpen hingegen arbeiten mit einem wärmeren „Ausgangsmaterial“.
Voraussetzungen für den Betrieb einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Für die Nutzung des Grundwassers und somit auch für den Einsatz einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist eine Genehmigung der Unteren Wasserbehörde erforderlich. Die Anforderungen können von Region zu Region unterschiedlich sein. Es empfiehlt sich, für die Bewilligung eine Vorlaufzeit von mindestens zwei Monaten einzuplanen. In Wasserschutzgebieten ist der Einsatz grundsätzlich nicht erlaubt.
Damit die Grundwasserwärmepumpe effizient arbeiten kann, müssen zudem einige weitere Voraussetzungen erfüllt sein.
- Verfügbarkeit des Grundwassers: Das Grundwasser sollte in Tiefen von nicht mehr als 20 m vorliegen, um eine Förderung mit geringem Energieaufwand zu ermöglichen.
- ausreichende Wassermenge: Je mehr Wasser der Wärmepumpe zur Verfügung steht, desto mehr Wärme kann sie daraus gewinnen. Lassen Sie am besten vorab durch ein hydrologisches Gutachten klären, ob der Untergrund genügend Grundwasser liefert.
- Wasserqualität: Das Grundwasser sollte möglichst geringe Eisen- und Mangananteile aufweisen, da sich diese Materialien in den Brunnen ablagern können (die sogenannte „Verockerung“). Die Ablagerungen beeinträchtigen nicht nur die Heizleistung und die Effizienz der Anlage, sie können auch die Lebenszeit der Brunnen und des Wärmetauschers verkürzen.
Auch das Gebäude, das die neue Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit Wärme versorgen soll, muss gewissen Anforderungen genügen. Entscheidend sind, wie bei allen Wärmepumpen, eine gute Wärmedämmung und eine möglichst niedrige Vorlauftemperatur, wie sie beispielsweise mit einer Fußbodenheizung möglich ist. In Neubauten, welche die gesetzlichen Anforderungen an die Wärmedämmung erfüllen, arbeiten Wärmepumpen sehr wirtschaftlich. Soll die Wärmepumpe im Altbau eingesetzt werden, kann – je nach Zustand des Gebäudes – eine energetische Sanierung sinnvoll sein.
Wichtige Bestandteile von Wasser-Wasser-Wärmepumpen
Der Saugbrunnen (auch Zapfbrunnen) fördert warmes Grundwasser zur Erdoberfläche und liefert es an den Wärmetauscher der Wasser-Wasser-Wärmepumpe, der dem Wasser einen Teil seiner Wärmeenergie entzieht.
Der Schluckbrunnen (auch Sickerbrunnen) transportiert das abgekühlte Grundwasser zurück zum Grundwasservorkommen und führt es damit wieder dem natürlichen Wasserkreislauf zu. Um dabei nicht das Grundwasser um den Saugbrunnen herum abzukühlen, muss der Abstand zwischen den beiden Brunnen beim Einbau der Grundwasserwärmepumpe mindestens 15 m betragen.
Der passende Aufstellort für die Grundwasserwärmepumpe
Die Grundwasserwärmepumpe selbst wird im Haus aufgestellt und beansprucht nur wenig Platz. Der Abstand zur Wärmequelle sollte möglichst gering sein, damit es nicht zu unnötigen Wärmeverlusten kommt. Am besten eignen sich darum der Keller, der Technikraum oder auch der Hauswirtschaftsraum.
Kosten und Förderung: Lohnt sich eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe?
Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe geht aufgrund der aufwendigen Planung und Erschließung der Wärmequelle mit höheren Investitionskosten einher als etwa eine Luft-Wasser-Wärmepumpe. Mit diesen Kosten können Sie rechnen:
- Anschaffung: 12.000 bis 20.000 €
- Installation: 2.000 bis 3.000 €
- Brunnenbohrung: 4.000 bis 7.000 € (abhängig von den Bodengegebenheiten und der nötigen Bohrtiefe)
Die Gesamtkosten belaufen sich damit auf durchschnittlich 18.000 bis 30.000 €.
(Bei den angegebenen Kosten handelt es sich um Richtwerte, diese können regional unterschiedlich sein und nur beispielhaft angenommen werden.)
Betriebskosten
Dem gegenüber stehen geringe Wartungskosten von rund 400 € pro Jahr sowie günstige Betriebskosten. Bei einem durchschnittlichen Stromverbrauch von 2.000 bis 3.500 kWh und einem Strompreis von derzeit rund 26 ct/kWh (Stand August 2024) ergeben sich Heizkosten von 500 bis 900 € im Jahr.
Ob sich Ihre Wasser-Wasser-Wärmepumpe gegenüber anderen Heizsystemen finanziell lohnt, können Sie übrigens selbst ausrechnen. Angenommen, Sie heizen mit einer Gasheizung. Teilen Sie Ihren Strompreis durch den Preis pro kWh Gas. Ist der Quotient kleiner als der COP der Wärmepumpe, dann sparen Sie mit einer Wärmepumpe Geld.
Dazu ein Rechenbeispiel:
Der derzeitige Neukundenpreis für Gas liegt bei ca. 8 ct/kWh. Bei einem angenommenen Strompreis von 26 ct/kWh rechnen Sie also:
26 : 8 = 3,25
Wenn der COP der Wärmepumpe über diesem Wert von 3,25 liegt, dann sparen Sie gegenüber dem Heizen mit Gas Geld. Wasser-Wasser-Wärmepumpen, die COP-Werte von 5 und mehr erreichen, lohnen sich also fast immer. Wichtig ist, dass Ihr Haus eine heutigen Standards entsprechende Dämmung aufweist, damit die Wärmepumpe dann auch tatsächlich eine hohe Jahresarbeitszahl (JAZ) erreicht.*
* Zur Erläuterung: Der COP ist die theoretische Leistungszahl der Wärmepumpe, die ohne irgendwelche äußeren Faktoren wie die Dämmung eines Gebäudes ermittelt wird. Die JAZ hingegen zeigt die tatsächlich erzielte Leistung der Wärmepumpe über eine gesamte Heizperiode hinweg und in einem tatsächlichen Haus an – eine Wärmepumpe mit einem hohen COP kann in einem sehr schlecht gedämmten Haus also auch eine schwächere JAZ erreichen.
Staatliche Förderung Ihrer Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Wenn Sie Ihre alte Heizungsanlage gegen ein modernes Heizsystem wie eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe austauschen, unterstützt Sie der Staat im Rahmen der Bundesförderung für energieeffiziente Gebäude (BEG) finanziell mit attraktiven Förderungen.
In unserem Ratgeber lesen Sie alles Wichtige rund um die Förderung der Wärmepumpe gut verständlich erklärt.
Welche Vor- und Nachteile bringt eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit sich?
Wie jedes andere Heizsystem weisen auch Grundwasserwärmepumpen einige Vor- und Nachteile auf, sowohl im Vergleich zu herkömmlichen Heizungen als auch gegenüber anderen Wärmepumpen. Hier finden Sie alles Wissenswerte zusammengefasst im Überblick:
| Vorteile | Nachteile |
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Die häufigsten Fragen zur Wasser-Wasser-Wärmepumpe
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Wärmepumpen wird bisweilen eine störende Geräuschentwicklung nachgesagt. Das betrifft allerdings eher Luft-Wärmepumpen. Zwar erzeugen deren Ventilatoren tatsächlich Schallemissionen, allerdings liegt der Schallpegel bei modernen Geräten auf einem niedrigen Niveau von etwa 40 bis 50 db. Solange Wärmepumpen nicht sehr ungünstig aufgestellt werden, etwa zwischen Mauern oder direkt unter Schlafräumen, machen sie sich kaum bemerkbar. Schalloptimierte Wärmepumpen von Buderus arbeiten sogar noch leiser. Grundwasserwärmepumpen und auch Erdwärmepumpen arbeiten ohnehin sehr leise und geben im normalen Betrieb kaum hörbare Geräusche von sich. Informieren Sie sich hier noch genauer über die Lautstärke einer Wärmepumpe .
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Der Kältemittelkreislauf der Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist von der Außenwelt abgeschlossen, sodass nur Grundwasserstand, Wasserqualität und Wasserfilter regelmäßig überprüft werden müssen. Es empfiehlt sich eine jährliche Wartung der Wärmepumpe, zumal sie meist auch zu den Garantiebedingungen zählt. Die Kosten dafür belaufen sich auf ca. 400 € pro Jahr.
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Im Durchschnitt wird Ihre Wasser-Wasser-Wärmepumpe 20 Jahre Wärme bereitstellen, einige Modelle erreichen bei richtiger Auslegung aber auch eine Lebensdauer von 25 oder sogar 30 Jahren. Bei einer Amortisationszeit von oft unter zehn Jahren rentiert sich die Anschaffung der Wasser-Wasser-Wärmepumpe damit oft ganz besonders.
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Damit es insbesondere am Wärmetauscher und den beiden Brunnen der Wasser-Wasser-Wärmepumpe nicht zu Schäden kommt, die deren Lebenszeit verkürzen könnten, sollte das Grundwasser möglichst niedrige Eisen- und Mangananteile aufweisen.
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Der größte Nachteil von Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind die vergleichsweise aufwändige Erschließung und damit einhergehend höhere Anschaffungskosten. Dafür sind Wasser-Wasser-Wärmepumpen äußerst effizient und Ihr Betrieb dadurch umso günstiger.
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Verfügt Ihre Grundwasserwärmepumpe über die nötige Funktion, können Sie damit im Sommer sogar kühlen. Die Wärmepumpe arbeitet dann „in umgekehrter Richtung“ und nimmt Wärme im Haus auf, um sie ins Grundwasser zu leiten. Weil dabei nur die Regelungstechnik und die Umwälzpumpe aktiv sind, spart das Kühlen mit der Wasser-Wasser-Wärmepumpe im Vergleich zu einer herkömmlichen Klimaanlage Energie und Kosten.
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Der Betrieb einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe sorgt nicht für eine Absenkung des Grundwasserspiegels. Das Grundwasser, das zur Wärmegewinnung entnommen wird, fließt wieder zurück, sobald es seine Wärmeenergie abgegeben hat. So steht der Wasser-Wasser-Wärmepumpe immer genügend Grundwasser zur Verfügung. Zu Problemen kann es allenfalls in extrem niederschlagsarmen Wetterperioden kommen: Sitzt die Grundwasserwärmepumpe auf dem Trockenen, dann bringt sie unter Umständen nicht mehr ausreichend Heizleistung.
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Das größte Problem beim Betrieb einer Grundwasserwärmepumpe ist die „Verockerung“. Dabei handelt es sich um die Ablagerung von Mangan und Eisenoxiden im Brunnen. Diese mindern nicht nur die Effizienz, sondern können auch die Lebenserwartung der Wärmepumpe verkürzen. Damit es gar nicht erst so weit kommt, sollte das Grundwasser eine entsprechende Qualität aufweisen. Für Sicherheit sorgt von vornherein ein hygrologisches Gutachten.