Wasser-Wasser-Wärmepumpe: die effizienteste Wärmepumpe
Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe bezieht ihre thermische Energie zumeist mithilfe zweier Brunnen aus dem Grundwasser. Die gewonnene Wärmeenergie lässt sich anschließend zum Heizen oder zur Warmwasserbereitung nutzen. Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind für gewöhnlich die effizientesten Wärmepumpenheizungen. Erfahren Sie bei Bosch mehr über Funktion, Vor- und Nachteile sowie die optimale Planung von Wasser-Wasser-Wärmepumpen.
Was ist eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe?
Während Luftwärmepumpen die Umgebungsluft über Ventilatoren ansaugen und Erdwärmepumpen die Geothermie über Erdsonden oder Flächenkollektoren nutzbar machen, bedienen sich Wasser-Wasser-Wärmepumpen zur Wärmegewinnung aus natürlichen Wasserquellen. In erster Linie aus unterirdischen Grundwasserreservoirs. Daher ist auch der Name Grundwasserwärmepumpe geläufig. Aber auch Oberflächenwasser aus Flüssen oder Seen ist mit einer Wärmepumpe erschließbar. Eine Besonderheit der Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist, dass sie nicht nur Heizwärme erzeugt, sondern auch zur Kühlung der Wohnräume im Sommer einsetzbar ist.
Wie funktionieren Wasser-Wasser-Wärmepumpen?
Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe heizt mit einem Kältemittelkreislauf und durch das komplexe Zusammenspiel verschiedener mechanischer Komponenten. Zunächst nimmt das Kältemittel die thermische Energie einer Wasserquelle auf und verdampft. Der Kreisprozess leitet diesen Dampf anschließend durch einen Verdichter, der den Druck des Dampfes und damit auch seine Temperatur erhöht. In einem nachgeschalteten Wärmetauscher gibt er seine thermische Energie schließlich an das Heizsystem beziehungsweise an den Warmwassertank ab und kondensiert. Zuletzt wird das Kältemittel über ein Expansionsventil wieder entspannt und der Kältekreislauf beginnt von vorne.
Zur Funktion benötigt eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe zwei Brunnen. Ein sogenannter Saugbrunnen gewinnt das Grundwasser zur Wärmeentnahme, während ein Schluckbrunnen das genutzte, kalte Wasser wieder ins Erdreich einbringt. Je größer die Wassermenge, die der Wasser-Wasser-Wärmepumpe zur Verfügung steht, desto höher fällt für gewöhnlich die Leistung aus.
Alternativ besteht die Möglichkeit, Oberflächenwasser zu entnehmen aus einem nahe gelegenen Fluss, See oder Teich. Dieses wird durch einen Wärmetauscher geleitet, der die Wärmeenergie des Wassers aufnimmt.
Wasser-Wasser-Wärmepumpen ermöglichen zwar eine hohe Effizienz durch die Nutzung von konstant temperiertem Grundwasser, jedoch ist ihre Installation mit hohen Kosten und Aufwand verbunden. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe bietet entscheidende Vorteile gegenüber einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Sie ist deutlich einfacher zu installieren, da weder kostenintensive Brunnenbohrungen noch wasserrechtliche Genehmigungen erforderlich sind. Zudem ist sie unabhängig von der Verfügbarkeit und Qualität des Grundwassers, was sie flexibler und nahezu überall einsetzbar macht. Moderne Luftwärmepumpen erreichen hohe Effizienzwerte selbst bei niedrigen Außentemperaturen und punkten durch geringere Anschaffungs- und Wartungskosten. Bosch bietet keine Wasser-Wasser-Wärmepumpen an.
Wie gut sind Wasser-Wasser-Wärmepumpen?
Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe arbeitet sehr effizient innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs, optimal sind etwa 8 °C bis 12 °C. Die Temperaturen im Grundwasser sind über das ganze Jahr hinweg weitgehend konstant, wodurch Wasserwärmepumpen sowohl im Sommer als auch im Winter eine hohe Heizleistung liefern. Die Temperaturen von See- oder Flusswasser schwanken hingegen stärker im Jahresverlauf.
Der Wirkungsgrad einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe liegt mitunter bei etwa 500 Prozent, was einer hohen Jahresarbeitszahl (JAZ) von 5 entspricht. Das heißt, dass die Heizanlage 5 kWh Wärme mittels 1 kWh elektrischer Energie bereitstellen kann. Zum Vergleich: Erdwärmepumpen erreichen eine JAZ von 4 bis 4,5, Luftwärmepumpen eine von rund 3 bis 4. Auch unter Laborbedingungen erreichen Wasser-Wasser-Wärmepumpen den besten COP-Wert im Bereich von 4,9 bis 5,8.
Je geringer die Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle und dem Heizsystem ist, desto wirtschaftlicher arbeitet die Wärmepumpenheizung. Hierbei spielen Wasserwärmepumpen ihren Vorteil aufgrund des niedrigen Stromverbrauchs.
Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind nicht zu verwechseln mit Warmwasser-Wärmepumpen. Diese erzeugen keine Heizwärme und nutzen Raumluft, Abluft oder Außenluft als Wärmequelle. Eine Warmwasser-Wärmepumpe eignet sich für Haushalte, die eine einfache und kostengünstige Lösung zur Warmwasserbereitung mit erneuerbarer Energie suchen. In der Regel handelt es sich um einen Trinkwasserspeicher für hygienisches Wasser, der mit einer Luftwärmepumpe kombiniert wird. Die Geräte funktionieren besonders effektiv in Kombination mit Photovoltaikanlagen.
Voraussetzungen für den Betrieb einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Für den effektiven Betrieb einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe müssen verschiedene Faktoren gegeben sein. Zum einen spielt die Menge des Grundwassers eine wichtige Rolle, zum anderen auch dessen Qualität. Zu viel Eisen oder Mangan können zum Beispiel zum Verschleiß der Pumpe oder zur Verockerung der Brunnen führen, wodurch höhere Wartungskosten entstehen. Aus diesem Grund ist eine Wasseranalyse bei der Planung wichtig.
Auch der Grundwasserspiegel sollte nicht zu niedrig sein, denn ab einer nötigen Bohrtiefe von über 20 Metern lohnen sich die Pumpen in der Regel nicht mehr. Des Weiteren muss für die Brunnenbohrung für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe eine Genehmigung bei der unteren Wasserbehörde eingeholt werden. In Wasserschutzgebieten ist die Installation nicht möglich. Zudem sollte das eigene Grundstück groß genug sein.
Die beiden Brunnen für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe müssen einen Abstand von mindestens 15 Metern aufweisen. Nicht zuletzt ist es wichtig, dass der Förderbrunnen in Fließrichtung des Schluckbrunnens liegt, damit das abgekühlte Wasser nicht erneut gefördert wird. Die Wärmepumpe selbst befindet sich im Haus, optimalerweise im Keller, und beansprucht nicht viel Platz. Die Entfernung zwischen Wärmequelle und Heizanlage sollte nicht zu groß sein.
An das Gebäude stellen Wasser-Wasser-Wärmepumpen nur moderate Anforderungen. Eine gute Dämmung, inbesondere im Altbau mit Wärmepumpe, ist eine Grundvoraussetzung dafür, dass das Gerät effektiv arbeitet. Zudem heizen Flächenheizungen in Fußboden oder Wand aufgrund ihrer geringen Vorlauftemperatur bei Wärmepumpen am besten. Ein hoher baulicher Aufwand oder Platzbedarf besteht aber nicht. Heizkörper sind unter Umständen auch verwendbar, jedoch schlecht zum Kühlen geeignet.
Im Vergleich zur Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist die Sole-Wasser-Wärmepumpe eine ebenso effiziente, aber langfristig oft kostengünstigere und einfacher umsetzbare Lösung. Erdwärmepumpen funktionieren unabhängig von Grundwasserqualität oder -menge und die Genehmigungen sind oftmals weniger streng als bei der Grundwassererschließung. Die Installation erfordert zwar Erdarbeiten für Sonden oder Kollektoren, diese sind jedoch weniger aufwendig und kostspielig als Brunnenbohrungen. Zudem ist das System robuster und wartungsärmer, da es meist keinen direkten Kontakt mit Wasser hat. Das vermeidet Probleme wie Verockerung oder verstopfte Leitungen. Bosch bietet keine Wasser-Wasser-Wärmepumpen an.
Besonderheiten bei der Nutzung von Oberflächenwasser
Es ist technisch anspruchsvoller, eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit Wasser aus einem Fluss, See oder Teich zu betreiben. Idealerweise befindet sich das Gewässer in unmittelbarer Nähe zum Gebäude. Das minimiert die Wärmeverluste in den Leitungen. Zudem ist eine behördliche Genehmigung erforderlich, um Wasser aus öffentlichen Gewässern zu entnehmen. Allerdings entfällt eine Tiefenbohrung.
Die Entnahme erfolgt über spezielle Filter, um Verunreinigungen wie Schmutz oder Pflanzenreste zu verhindern. Aus diesem Grund sind Wärmetauscher aus korrosionsbeständigen Materialien notwendig. Entscheidend für den Betrieb einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist, dass das Wasser ganzjährig eine Mindesttemperatur von etwa 4 °C nicht unterschreitet.
Vor allem das Heizen mit Flusswasser bietet Potenzial, da durch den Klimawandel die Flüsse und Bäche immer wärmer werden. Diese Energie lässt sich anzapfen. Vorausgesetzt, das Flusswasser ist ganzjährig verfügbar und der Flusspegel hoch genug. Fließgewässer kühlen im Winter nicht so stark ab wie stehende Gewässer, da die Strömung eine Eisbildung oftmals verhindert.
Der Wärmeentzug kommt sogar der Umwelt zugute, denn überhitzte Flüsse kühlen dadurch leicht ab. Die entnommene Wassermenge wird nach dem Prozess durch die Wasserwärmepumpe zurückgeführt. Dabei muss jedoch sichergestellt sein, dass die Umwelt nicht beeinträchtigt werden.
Vor- und Nachteile von Wasser-Wasser-Wärmepumpen
Wie jedes technische System haben auch Wasser-Wasser-Wärmepumpen ihre Vor- und Nachteile. Die Wichtigsten hat Bosch für Sie nachfolgend zusammengefasst:
Vorteile:
- Enorm hohe Effizienz, oftmals monovalenter Betrieb ohne andere Heizunterstützung (Zusatzheizung, Heizstab) möglich
- Geringe Betriebskosten
- Spezielle, günstige Wärmepumpenstromtarife
- Geringer Platzbedarf der Anlage
- Umweltfreundlicher Betrieb, besonders bei der Nutzung von Ökostrom
- Konstante Wärmebereitstellung durch geringe Schwankungen der Grundwassertemperatur
- Extrem wartungsarm
- Heizen und Kühlen möglich
- Bestehende Brunnen in das System integrierbar
- Diverse Fördermöglichkeiten über das BAFA oder die KfW
Nachteile:
- Hohe Erschließungs- und Anschaffungskosten
- Ausreichende Wassermenge, -qualität und hoher Wasserspiegel für effizienten Betrieb nötig
- Eventuell Sicherheitsvorrichtung gegen Vereisung vonnöten
- Hoher Planungsaufwand und viel Bürokratie durch Genehmigungspflicht
- Keine Genehmigung in Wasserschutzgebieten möglich
Welche Alternativen zur Wasser-Wasser-Wärmepumpe gibt es?
Eine Wärmepumpe existiert in verschiedenen Arten, die auf einem Funktionsprinzp basieren, jedoch unterschiedliche Wärmequellen erschließen. Jedes System hat seine Besonderheiten. Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen bieten hohe Effizienz und Konstanz, sind aber teurer in der Installation. Im Unterschied dazu sind Luft-Wasser-Wärmepumpen flexibler und günstiger, aber bei kalten Außentemperaturen weniger effizient sind. Bei Bosch erhalten Sie professionelle Beratung, welcher Wärmepumpentyp die beste Wahl für Ihr Haus ist. Bosch bietet keine Wasser-Wasser-Wärmepumpen an, dafür aber Luft-Luft-, Luft-Wasser- und Sole-Wasser-Wärmepumpen.
-
Luft-Luft-Wärmepumpe
Wärmequelle Abluft Technik Ventilatoren Spezifikation - Sehr günstig in der Anschaffung
- Geringer Installationsaufwand
- Geringer Platzbedarf
- Leicht nachrüstbar
- Aktive Kühlung möglich
- Moderate Effizienz
- Wärmerückgewinnung
- Abwärme nur begrenzt verfügbar
- keine Förderung
-
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Wärmequelle Umgebungsluft Technik Ventilatoren, Kältemittelkreislauf Spezifikation - Günstig in der Anschaffung
- Geringer Installationsaufwand
- Geringer Platzbedarf
- Leicht nachrüstbar
- Aktive Kühlung möglich
- Moderate Effizienz
- Effizienzschwankungen im Winter
- Förderung möglich
-
Erdwärmepumpe mit Flächenkollektor
Wärmequelle Erdwärme (Geothermie) Technik Flächenkollektoren,
KältemittelkreislaufSpezifikation - Hohe Effizienz
- Moderate Erschließungskosten
- Erdarbeiten selbstständig durchführbar
- Passive Kühlung möglich
- Hoher Platzbedarf
- Förderung möglich
-
Erdwärmepumpe mit Erdsonde
Wärmequelle Erdwärme (Geothermie) Technik Erdsonden, Kältemittelkreislauf Spezifikation - Enorm hohe Effizienz
- Geringer Platzbedarf
- Passive Kühlung möglich
- Hohe Erschließungskosten
- Bohrung genehmigungspflichtig
- Förderung möglich
Im Gegensatz zu Wasser-Wasser-Wärmepumpen mit Brunnensystem und Sole-Wasser-Wärmepumpen mit Erdsonden oder Kollektoren ist für den Einbau von Eisspeichern für den Betrieb mit Wärmepumpen keine Genehmigung erforderlich. Eisspeicher heizen mit Kristallisationswärme aus Eis.
Sichern Sie sich jetzt Ihre neue Bosch Wärmepumpe!
Lohnt sich der Kauf einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe trotz der hohen Investitionskosten?
Sofern die nötigen Voraussetzungen gegeben sind, wie Wasserqualität und -menge, Gebäudedämmung und passendes Heizverteilsystem, lohnt es sich durchaus, in eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe zu investieren. Trotz der recht hohen Anschaffungs- und Erschließungskosten amortisieren sich die Geräte in der Regel nach etwa 10 bis 15 Jahren. Da der Anschaffungspreis sehr hoch ist, profitieren Sie zudem in überdurchschnittlichem Maße von der staatlichen Förderung.
Auch kombinierte Heizsysteme profitieren von Förderprogrammen. Das Zusammenspiel aus einer Wärmepumpe mit Photovoltaik senkt die ohnehin schon niedrigen Betriebskosten und maximiert die Wirtschaftlichkeit. Eine PV-Anlage produziert kostenlosen Strom, der die Wasser-Wasser-Wärmepumpe antreibt. Überschüsse werden ins Netz eingespeist oder zwischengespeichert. Eine Solar-Wärmepumpe nutzt Solarthermie, um aus Sonnenenergie Wärme direkt zu erzeugen, welche dann die Warmwasserbereitung unterstützt.
Wasser-Wasser-Wärmepumpe: Kosten und Förderung
Die Anschaffungspreise für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe belaufen sich auf etwa 19.000 bis 20.000 Euro zuzüglich der Installation. Selbstverständlich muss ebenfalls die Wärmequelle erschlossen werden. Für Bohrung und Brunnenbau fallen verhältnismäßig die meisten Kosten an, diese variieren je nach Bohrtiefe und geologischen Begebenheiten.
Dafür sind Wasser-Wasser-Wärmepumpen enorm günstig im Verbrauch. Oftmals halbieren Wärmepumpen die Heizkosten eines Haushalts im Vergleich zu Öl- oder Gasheizungen – oder senken sie sogar noch weiter. Auch die Wartung beläuft sich jährlich auf nur etwa 150 Euro, ist also deutlich günstiger als bei anderen Heizungen. Es sind jedoch regelmäßige Inspektionen und Reinigungen notwendig, um Ablagerungen oder Verstopfungen zu vermeiden.
Nicht zuletzt müssen Sie die Kosten der Wärmepumpe nicht allein tragen. Für das Heizen mit erneuerbaren Energien bieten das BAFA sowie die KfW Fördermittel und günstige Kredite. Für Wasser-Wasser-Wärmepumpen erhalten Sie sogar einen Effizienzbonus. Am meisten profitieren Sie von den staatlichen Zuschüssen, wenn Sie ihre alte fossile Heizung erneuern gegen eine mit erneuerbarer Energie.
Wärmepumpe LIVE – Tag der offenen Tür bei Bosch Home Comfort
Demnächst auch in Ihrer Nähe: Erleben Sie die Bosch Wärmepumpen, Heizungen und Klimageräte live vor Ort und informieren Sie sich im persönlichen Austausch mit Bosch Fachpartnerbetrieben und Bosch Experten!
FAQ zu Wasser-Wasser-Wärmepumpen
Wie lang ist die durchschnittliche Lebensdauer einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe?
Wie laut ist eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe?
Wie kühlt eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe?
Darf man Quellwasser mit einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe nutzen?
Lässt sich eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit Teichwasser betreiben?
Was ist der Unterschied zwischen einer Sole-Wasser- und einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe?