Grundwasser als Wärmeträger – Erschließungsmöglichkeiten

Grundwasserpumpe; Foto:Shutterstock

Das Grundwasser bietet sich als Wärmequelle ebenso an wie Luft und Erde. Die konstanten, jahreszeitlich unabhängigen Temperaturen des Grundwassers zwischen sieben und zwölf Grad werden dabei schon in geringen Tiefen von zehn bis 50 Metern erreicht. Ein ausreichendes Temperaturniveau, um mit Hilfe einer Wärmepumpe eine Heizungsanlage effizient zu betreiben.

Erschließung
Grundwasser ist im Prinzip nichts anderes, als ein unterirdisches Wasserreservoire. Hierbei füllt Wasser die Hohlräume im Erdinneren aus und wird dank Schwer- und Reibungskraft zum Fließen bewegt. Befinden sich Grundwasservorkommen nahe der Erdoberfläche, wird die Wassertemperatur zwar von Lufttemperatur und Sonneneinstrahlung beeinflusst, es kommt jedoch in der Regel nur zu Schwankungen von einem Grad. Der Jahresmittelwert liegt also relativ konstant, was das Grundwasser zu einer idealen Wärmequelle macht. Um diese Wärme für Heizzwecke nutzbar zu machen, muss das Grundwasser zunächst angezapft werden. Durch einen Saugbrunnen wird das Grundwasser mittels Förderpumpe zur Wärmepumpe befördert. Im Wärmetauscher der Wärmepumpe wird dem Grundwasser die Wärme entzogen und an das in den Rohren der Wärmepumpe kursierende flüssige Kältemittel abgegeben. Das abgekühlte Grundwasser wird durch einen zweiten Brunnen (Schluckbrunnen) wieder dem Grundwasserfluss zugeführt, wohingegen das Kältemittel durch einen Verdichter geleitet wird, der mittels Druck für einen weiteren, für Heizzwecke nötigen Temperaturanstieg des nun gasförmigen Kältemittels sorgt. Nachdem das Kältemittel die Temperatur an den Heizkreislauf abgegeben hat, verflüssigt es wieder und wird durch das Expansionsventil, in dem der Druck abgesenkt wird, erneut zur Wärmeaufnahme fähig.

Wichtige Faktoren
Für den effizienten Einsatz des Grundwassers zur Wärmegewinnung spielen einige weitere Faktoren eine gewichtige Rolle. Neben konstanten Temperaturen müssen auch Grundwassermenge und –qualität für den Betrieb einer Wärmepumpe geeignet sein. Ein stabiler Grundwasserspiegel von mindestens 15 Metern sollte in beiden Brunnen gewährleistet sein, damit das Heizsystem effizient arbeiten kann. Zudem muss das Grundwasser zur Nutzung als Wärmequelle von guter Qualität sein. Wasserverunreinigungen durch zu viel Eisen, Mangan oder eventuell vorhandene Feststoffe beeinträchtigt die Leistung der Wärmepumpe oder führen zur Verockerung der Brunnenanlage. Ein hoher, kostenintensiver Wartungsaufwand und im schlimmsten Fall ein Totalausfall des Brunnens sind die Folgen.

Judith Schomaker

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