Wärmepumpen und geothermische Nutzungen („Erdwärmenutzung“)

Funktionsweise

Wärmepumpen funktionieren prinzipiell wie ein haushaltsüblicher Kühlschrank, der den eingelagerten Lebensmitteln Wärme entzieht und diese Wärme über Kühlrippen auf der Rückseite des Kühlschranks wiederum an die Umgebung abgibt.

Die handelsübliche Wärmepumpe bedient sich dagegen der in Luft, Boden und/oder Grundwasser gespeicherten Wärme. Diese wird der Umwelt über einen Wärmetauscher entzogen und schließlich auf ein in der Wärmepumpe umlaufendes Arbeitsmedium übertragen. Die so der Umwelt entzogene Wärme ist jedoch noch nicht für eine direkte Beheizung geeignet. Das Arbeitsmedium muss daher durch einen Kompressor verdichtet und auf das erforderliche Temperaturniveau angehoben werden, bevor diese Wärme vorzugsweise eine Fußbodenheizung (sog. Niedrigtemperaturheizung) versorgen kann.

Zum Antrieb des Kompressors sowie der Steuerungseinrichtungen wird eine Hilfsenergie benötigt, z. B. Strom oder Gas. Bezogen auf eine Heizleistung von 1 kW, liegen der Anteil der erforderlichen Hilfsenergie bei etwa 25% und der Anteil der kostenlosen Umweltwärme bei etwa 75%.

Je höher das Ausgangsniveau der genutzten Wärmequelle ist, desto geringer sind die erforderliche Verdichtungsarbeit und damit der Stromverbrauch. Mit der Ausgangstemperatur der Wärmequelle steigt also auch die Effizienz der Wärmepumpe.

Bei der Auswahl der Wärmequelle sind aber nicht nur das nutzbare Temperaturniveau sondern insbesondere die nachstehenden Aspekte von Bedeutung:

• Gebäudetechnische Ausrüstung (Primärenergie-/Heizbedarf, Dämmstandard)
• Nutzungseinschränkung potentieller Wärmequellen aufgrund eines vorrangigen Schutzgutes (Trinkwasserschutzgebiet etc.)
• Platzbedarf/-angebot zur Erschließung der Wärmequelle
• Örtliche Untergrundverhältnisse (Grundwasserverhältnisse, Gesteine)
• Regenerationsfähigkeit des Untergrundes, d.h. den Untergrund muss bis zum Beginn der nächsten Heizperiode wieder Wärme in ausreichender Menge vom Erdinneren "zufließen" können, um eine dauerhafte Auskühlung zu vermeiden.
• Technische Regelwerke für die Planung und Ausführung von Wärmepumpenanlagen, z. B. VDI-Richtlinie 4640
• Kosten für die Erschließung der Wärmequelle

Grundwasserschutz

Der Bau und Betrieb einer Wärmepumpenanlage zur Nutzung von Boden/Erdreich oder von Grundwasser kann Beeinträchtigungen auf den Grundwasserhaushalt ausüben. Insbesondere sind hier die erforderlichen Anlagenteile zur Erschließung der Wärmequelle zu nennen (z.B. Bohrungen und Einbau von Erdwärmesonden).
Vor Beginn der für den Bau und Betrieb der Wärmepumpenanlage erforderlichen Erd-/Bohrarbeiten, ist daher grundsätzlich die wasserrechtliche Erlaubnis gemäß den Bestimmungen des Wasserhaushaltsgesetzes und Landeswassergesetzes NRW bei der unteren Wasserbehörde beim Kreis Paderborn (Amt 66) einzuholen.
Die Abstimmung des Vorhabens im Vorfeld der Antragstellung mit der unteren Wasserbehörde beim Kreis Paderborn (Amt 66) hat sich bewährt.