Geothermie-Heizsysteme für das Landhaus: Besonderheiten der Selbstinstallation

Wir wissen, dass Geothermie die Wärme der Erde ist und der Begriff "geothermal" oft mit Vulkanen und Geysiren assoziiert wird. In Russland wird Geothermie hauptsächlich im industriellen Maßstab genutzt; es gibt beispielsweise fernöstliche Kraftwerke, die auf der Wärme unseres Planeten basieren.

Viele sind überzeugt, dass eine geothermale Heizung in Eigenregie etwas aus dem Bereich der Fantasie ist. Nicht wahr? Aber das ist ganz und gar nicht so! Mit der Entwicklung moderner Technologien ist die häusliche Nutzung von “grüner Energie” durchaus real geworden.

Wir erläutern die Funktionsprinzipien der alternativen Heizung, ihre Vor- und Nachteile und vergleichen sie mit traditionellen Heizsystemen. Außerdem erfahren Sie, wie der Wärmetauscher platziert werden kann und wie Sie eine geothermale Heizung in Eigenregie montieren.

Einige historische Fakten

Als in den 70er Jahren des vergangenen Jahrhunderts die Ölkrise ausbrach, entstand im Westen ein dringender Bedarf an alternativen Energiequellen. In dieser Zeit wurden die ersten geothermischen Heizsysteme entwickelt.

Heute sind sie in den Vereinigten Staaten, Kanada und den westeuropäischen Ländern weit verbreitet.

In Schweden wird beispielsweise das Wasser der Ostsee aktiv genutzt, dessen Temperatur +4°C beträgt. In Deutschland wird die Einführung geothermischer Heizsysteme sogar auf staatlicher Ebene gefördert.

In Russland sind die geothermischen Kraftwerke Pauschjetskaja, Werchne-Mutnowskaja, Okeanskaja und andere in Betrieb. Aber die Nutzung der Erdenergie im privaten Sektor ist noch sehr gering.

Tatsächliche Vor- und Nachteile

Wenn die geothermische Heizung im privaten Sektor in Russland relativ wenig verbreitet ist, bedeutet das, dass die Idee die Kosten für ihre Umsetzung nicht wert ist? Vielleicht lohnt es sich nicht, sich mit dieser Frage zu befassen? Es hat sich herausgestellt, dass dies nicht der Fall ist.

Die Nutzung eines geothermischen Heizsystems für ein Wohnhaus ist eine vorteilhafte Lösung. Dafür gibt es mehrere Gründe. Dazu gehört auch die schnelle Installation der Geräte, die über einen langen Zeitraum hinweg ohne Unterbrechungen arbeiten können.

Wenn man im Heizsystem nicht Wasser, sondern hochwertiges Frostschutzmittel verwendet, gefriert es nicht und der Verschleiß ist minimal.

Wir zählen auch die weiteren Vorteile dieser Heizungsart auf.

• Der Verbrennungsvorgang von Brennstoff entfällt. Wir schaffen ein absolut brandsicheres System, das während seines Betriebs keinerlei Schaden am Wohngebäude verursachen kann. Darüber hinaus entfallen eine Reihe weiterer Aspekte im Zusammenhang mit dem Vorhandensein von Brennstoff: Man muss nun keinen Lagerplatz mehr suchen, sich mit der Beschaffung oder dem Transport befassen.
• Erheblicher wirtschaftlicher Vorteil. Im Betrieb des Systems sind keine zusätzlichen Investitionen erforderlich. Die jährliche Beheizung erfolgt durch die Kräfte der Natur, die wir nicht kaufen müssen. Natürlich wird beim Betrieb der Wärmepumpe elektrische Energie verbraucht, aber die erzeugte Energiemenge übersteigt den Verbrauch deutlich.
• Ökologischer Faktor. Die geothermische Beheizung eines privaten Landhauses ist eine umweltfreundliche Lösung. Das Fehlen eines Verbrennungsprozesses schließt die Freisetzung von Verbrennungsprodukten in die Atmosphäre aus. Wenn viele Menschen dies erkennen und ein solches Wärmeversorgungssystem flächendeckend verbreitet wird, verringert sich der negative Einfluss des Menschen auf die Natur um ein Vielfaches.
• Kompaktheit des Systems. Sie müssen in Ihrem Haus keinen separaten Heizungsraum einrichten. Alles, was Sie brauchen, ist eine Wärmepumpe, die Sie zum Beispiel im Keller aufstellen können. Der voluminöseste Kreislauf des Systems befindet sich unter der Erde oder unter Wasser, Sie werden ihn an der Oberfläche Ihres Grundstücks nicht sehen.
• Multifunktionalität. Das System kann sowohl zum Heizen in der kalten Jahreszeit als auch zum Kühlen in der Sommerhitze eingesetzt werden. Im Grunde ersetzt es Ihnen also nicht nur die Heizung, sondern auch die Klimaanlage.
• Akustischer Komfort. Die Wärmepumpe arbeitet nahezu geräuschlos.

Die Wahl eines geothermischen Heizsystems ist wirtschaftlich vorteilhaft, auch wenn man Geld für den Kauf und die Installation der Geräte ausgeben muss.

Übrigens werden als Nachteil des Systems genau die Kosten genannt, die für die Installation und Inbetriebnahme des Systems anfallen. Sie müssen die Pumpe und einige Materialien kaufen sowie die Arbeiten zur Montage des Außenkollektors und des Innenkreislaufs durchführen.

Diese Kosten amortisieren sich jedoch bereits in den ersten Betriebsjahren. Die spätere Nutzung des in den Boden verlegten oder ins Wasser getauchten Kollektors ermöglicht erhebliche Einsparungen.

Außerdem ist der Montageprozess selbst nicht so kompliziert, dass man externe Fachleute dafür hinzuziehen müsste. Wenn man nicht bohren muss, kann man alles andere selbst erledigen.

Es ist anzumerken, dass einige Bastler, um Kosten zu sparen, gelernt haben, eine geothermische Wärmepumpe eigenhändig zu bauen.

Über die Quellen der geothermalen Heizung

Für die geothermische Heizung können folgende Quellen der Erdwärmeenergie genutzt werden:

• hochtemperierte;
• niedertemperierte.

Zu den hochtemperierten gehört beispielsweise Thermalquellen. Sie können zwar genutzt werden, aber ihr Anwendungsbereich ist auf den tatsächlichen Standort solcher Quellen beschränkt.

Während diese Energieart in Island aktiv genutzt wird, befinden sich die Thermalwässer in Russland weit entfernt von Siedlungen. Sie sind am stärksten in Kamtschatka konzentriert, wo das Grundwasser als Wärmeträger verwendet und in Warmwassersysteme eingespeist wird.

Für die Nutzung niedertemperierter Quellen haben wir hingegen alle notwendigen Voraussetzungen. Dazu eignen sich die umgebenden Luftmassen, das Erdreich oder Wasser.

Zur Gewinnung der benötigten Energie wird eine Wärmepumpe verwendet. Mit ihrer Hilfe wird die Umgebungstemperatur in Wärmeenergie umgewandelt, die nicht nur für die Heizung, sondern auch für die Warmwasserversorgung eines privaten Haushalts genutzt wird.

Funktionsprinzip einer solchen Heizung

Wenn Sie wissen, wie eine Klimaanlage oder ein Kühlschrank funktioniert, ist die Ähnlichkeit dieser Prozesse mit dem Funktionsprinzip der geothermischen Heizung offensichtlich. Die Basis des Systems bildet eine Wärmepumpe, die in zwei Kreisläufe eingebunden ist – einen externen und einen internen.

Um ein traditionelles Heizsystem in einem Haus zu installieren, müssen Rohre für den Transport des Wärmeträgers und Heizkörper montiert werden, deren Erwärmung die Wärme in die Räume leitet. In unserem Fall werden ebenfalls Rohre und Heizkörper benötigt. Sie bilden den inneren Kreislauf des Systems. In das Schema können Fußbodenheizungen integriert werden.

Der äußere Kreislauf ist wesentlich größer als der innere, auch wenn seine Abmessungen nur während der Planungs- und Montagephase abgeschätzt werden können. Im Betrieb ist er unsichtbar, da er sich unter der Erde oder unter Wasser befindet. In diesem Kreislauf zirkuliert normales Wasser oder ein Frostschutzmittel auf Ethylenglykolbasis, was wesentlich vorzuziehen ist.

Heizmedium Im äußeren Kreislauf erwärmt es sich auf die Temperatur des umgebenden Mediums und wird in ‚erwärmtem‘ Zustand zur Wärmepumpe geleitet. Durch diese wird die konzentrierte Wärme an den inneren Kreislauf weitergegeben, sodass das Wasser in den Rohren, Heizkörpern und Fußbodenheizungen erwärmt wird.

Der Schlüsselelement, das das gesamte System zum Leben erweckt, ist die Wärmepumpe. Wenn Sie in Ihrem Haus eine gewöhnliche Waschmaschine haben, dann wissen Sie: Diese Pumpe wird ungefähr die gleiche Fläche einnehmen.

Für den Betrieb benötigt sie elektrische Energie, aber mit einem Verbrauch von nur 1 kW erzeugt sie 4-5 kW Wärme. Und das ist kein Wunder, denn die Quelle der „zusätzlichen“ Energie ist bekannt – die Umwelt.

Zwei Arten der Positionierung des Wärmetauschers

Es gibt zwei Varianten der Heizung eines Einfamilienhauses mit Niedertemperatur-Energie aus der Umgebung. Grundlage des Systems ist in allen drei Fällen eine Geothermiewärmepumpe.

Der innere Kreislauf bleibt für jede Heizmethode unverändert, der Hauptunterschied liegt in der Anordnung des äußeren Kreislaufs.

Geothermische Heizung gibt es mit einem Wärmetauscher, der angeordnet ist:

• vertikal – sie werden in Bohrlöchern angeordnet, die den Grundwasserleiter erschließen oder nicht erschließen;
• horizontal – die Systemwärmetauscher werden in einer Baugrube oder einem offenen Gewässer in Form einer Art Schlangenlinie verlegt.

Jede der hier aufgeführten Heizungsarten hat ihre eigenen Besonderheiten, Nachteile und Vorteile.

Wenn Sie beabsichtigen, ein solches Heizsystem mit eigenen Händen zu erstellen, werden Sie interessiert sein, mehr über jede Art zu erfahren.

Option #1: Vertikale Anordnung des Außenkollektors

Diese Heizungsart basiert auf einem interessanten Naturphänomen: In einer Tiefe von 50-100 m und mehr unter der Erdoberfläche hat die Erde ganzjährig eine gleichbleibende und konstante Temperatur von 10-12°C.

Um diese Energie der Erde nutzen zu können, müssen vertikale Bohrungen durchgeführt werden. Die Technik ist nahezu identisch mit der Vorbereitung eines Wasserentnahmebrunnens.

Um die Landschaft bestmöglich zu erhalten, können Sie mehrere Rohre von einem Ausgangspunkt aus, aber in unterschiedlichen Winkeln, bohren.

Der Außenkreislauf des Systems wird direkt in diesen Bohrlöchern installiert. Dadurch kann der Erde effizient ihre Wärme entzogen werden. Natürlich kann diese Methode kaum als einfach und kostengünstig bezeichnet werden.

Er ist dann relevant, wenn das an das Haus angrenzende Gebiet bereits erschlossen ist und eine Störung der Landschaft nicht sinnvoll ist. Die Bohrtiefe kann zwischen 50 und 200 Metern betragen.

Die genauen Parameter des Bohrlochs hängen von den geologischen Gegebenheiten auf dem Grundstück und den Parametern des zukünftigen Gebäudes ab. Die Lebensdauer einer solchen Konstruktion beträgt etwa 100 Jahre.

Für die Einrichtung der vertikalen Variante des Systems mit einem Wärmetauscher, der die Energie des Grundwassers entzieht, müssen Sie zwei wasserführende Bohrlöcher bohren.

Aus einem davon, dem sogenannten Förderbrunnen, wird mit einer Pumpe Wasser entnommen, das nach der Wärmeübertragung in den zweiten, den Schluckbrunnen, abgelassen wird.

Option #2: Horizontale Anordnung des Erdkollektors

Um den Außenkreislauf bei der horizontalen Heizungsart zu verlegen, müssen Sie wissen, bis in welche Tiefe der Boden in Ihrer Region gefriert.

Die Rohre werden unterhalb der Frostgrenze in vorbereitete Gräben verlegt und nehmen dabei eine ziemlich große Fläche ein: Um ein Haus mit einer Fläche von 200-250 m² zu heizen, müssen Sie etwa 600 m² Wärmetauscherfläche nutzen. Das sind sechs Ar.

Es ist klar, dass unter diesen Bedingungen der Erdarbeitenaufwand erheblich sein wird. Außerdem muss im Plan die Position der Bäume und anderer Vegetation auf dem Grundstück berücksichtigt werden, um diese nicht zu schädigen. Beispielsweise dürfen die Kollektorrohre nicht näher als anderthalb Meter an Bäumen verlegt werden.

Diese Installationsmethode wird in der Regel dann angewendet, wenn das Grundstück erst für den Bau erschlossen wird. Alle Berechnungen und Pläne für den Bau des Hauses, die Organisation seiner Heizung und die Grundstücksplanung sollten am besten gleichzeitig durchgeführt werden.

Einsetzen eines horizontalen Wärmetauschers in ein Gewässer

Dieses Verfahren erfordert eine besondere Lage des Wohnhauses – in einer Entfernung von etwa 100 m von einem Gewässer mit ausreichender Tiefe. Außerdem darf dieses Gewässer nicht bis zum Grund durchfrieren, wo sich der Außenkreis des Systems befinden wird. Dafür darf die Wasserfläche nicht kleiner als 200 m² sein.

Der offensichtliche Vorteil dieser Methode ist das Fehlen von aufwendigen Erdarbeiten, obwohl die Unterwasseranordnung des Kollektors dennoch etwas Mühe bereitet. Und eine spezielle Genehmigung für solche Arbeiten wird ebenfalls benötigt.

Allerdings ist die geothermische Anlage, die die Energie des Wassers nutzt, dennoch die wirtschaftlichste.

In Eigenregie: Was und wie

Wenn Sie schon eine Geothermie-Heizung selbst montieren, ist es dennoch besser, den Außenkreislauf fertig zu kaufen. Natürlich betrachten wir nur die Möglichkeiten der horizontalen Anordnung des Außenwärmetauschers: unter der Erdoberfläche oder unter Wasser.

Einen vertikalen Erdwärmekollektor für ein Bohrloch selbst zu montieren ist wesentlich schwieriger, wenn Sie nicht über die Ausrüstung und Bohrfähigkeiten verfügen.

Eine Wärmepumpe ist keine zu große Anlage. In Ihrem Haus nimmt sie nicht viel Platz ein. Denn von der Größe her ist sie beispielsweise mit einem herkömmlichen Festbrennstoffkessel vergleichbar. Den internen Kreislauf Ihres Hauses anzuschließen ist eine einfache Aufgabe.

Eigentlich wird alles genauso gemacht wie bei der Installation und Verlegung der Heizungsrohre mit herkömmlichen Wärmequellen. Die Hauptschwierigkeit ist die Einrichtung des externen Kreislaufs.

Die beste Option ist die Nutzung eines Gewässers, wenn sich eines in einer Entfernung von nicht mehr als 100 m befindet. Es ist erforderlich, dass seine Fläche mehr als 200 m² und seine Tiefe mehr als 3 m (durchschnittliche Gefriertiefe) beträgt. Wenn Ihnen dieses Gewässer nicht gehört, könnte die Einholung einer Genehmigung zur Nutzung problematisch sein.

Wenn das Gewässer jedoch ein Teich ist, der sich in Ihrem Besitz befindet, wird die Sache einfacher. Das Wasser aus dem Teich kann vorübergehend abgepumpt werden. Dann können die Arbeiten auf dem Grund leicht ausgeführt werden: Die Rohre müssen spiralförmig verlegt und in dieser Position fixiert werden.

Erdarbeiten werden nur für das Ausheben eines Grabens benötigt, der für den Anschluss des Außenkreislaufs an die Wärmepumpe erforderlich ist.

Nach Abschluss aller Arbeiten kann der Teich wieder mit Wasser gefüllt werden. In den nächsten hundert Jahren sollte der Außenwärmetauscher einwandfrei funktionieren und seinem Besitzer keine Probleme bereiten.

Wenn Sie über ein Grundstück verfügen, auf dem Sie erst noch ein Haus bauen und einen Garten anlegen müssen, ist es sinnvoll, einen horizontalen Erdwärmetauscher zu planen.

Dazu sollte eine Vorabberechnung der Fläche des zukünftigen Kollektors erfolgen, basierend auf den bereits oben genannten Parametern: 250-300 m² Kollektorfläche pro 100 m² beheizter Wohnfläche des Hauses.

Die Gräben, in die die Rohre des Kreislaufs verlegt werden sollen, müssen unterhalb der Frostgrenze ausgehoben werden.

Noch besser ist es, einfach den Boden bis zur Frosttiefe abzutragen, die Rohre zu verlegen und den Boden dann wieder zurückzubringen. Die Arbeit ist aufwendig und schwierig, aber mit viel Willen und Zielstrebigkeit werden Sie sie ausführen können.

Kosten und Rentabilitätsaussichten

Die Kosten für die Ausrüstung und deren Montage beim Bau einer Geothermischen Heizung hängen von der Leistung des Geräts und dem Hersteller ab.

Jeder wählt den Hersteller nach eigenem Ermessen und basierend auf Informationen über den Ruf und die Zuverlässigkeit der jeweiligen Marke. Die Leistung hängt jedoch von der Fläche des zu beheizenden Raums ab.

Wenn man die Leistung zugrunde legt, bewegen sich die Kosten für Wärmepumpen in folgenden Bereichen:

• für 4–5 kW – 3000–7000 konventionelle Einheiten;
• für 5–10 kW – 4000–8000 konventionelle Einheiten;
• für 10–15 kW – 5000–10000 konventionelle Einheiten.

Wenn man zu diesem Betrag die Kosten hinzufügt, die für die Montagearbeiten erforderlich sind (20–40 %), erhält man einen Betrag, der vielen völlig unrealistisch erscheint.

Aber alle diese Kosten amortisieren sich in einem durchaus akzeptablen Zeitraum. In Zukunft müssen Sie lediglich geringe Kosten für den Strom bezahlen, der für den Betrieb der Pumpe benötigt wird. Und das ist alles!

Wie die Praxis zeigt, ist die Geothermische Heizung besonders vorteilhaft für Häuser, deren gesamte beheizte Fläche 150 m² beträgt. Innerhalb von fünf bis acht Jahren amortisieren sich alle Kosten für die Einrichtung der Heizungsanlagen in diesen Häusern vollständig.

Wenn die geothermische Heizung bei Eigenheimbesitzern nicht besonders gefragt ist, so haben die Bewohner südlicher Regionen die Effizienz von Solarsystemen bereits zu schätzen gelernt. Die Technologie des Aufbaus einer Solarheizung ist recht einfach, und ihre Wirtschaftlichkeit und Praktikabilität wird durch langjährige Erfahrung in westlichen Ländern und bei unseren Landsleuten bestätigt.

Weitere Informationen über alternative Energiequellen finden Sie in diesem Artikel.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Wenn Sie visuelle Informationen leichter aufnehmen können, ermöglicht Ihnen dieses Video, mit eigenen Augen zu sehen, wie das Geothermiesystem funktioniert, und mehr darüber zu erfahren, für wen und warum diese Heizungsart vorteilhaft ist.

Wir schlagen Ihnen vor, sich ein kurzes Video anzusehen, in dem der Besitzer eines horizontalen Erdwärmekollektors von seinen Erfahrungen mit dessen Betrieb berichtet. Außerdem erfahren Sie in diesem Video mehr über die laufenden Kosten, die mit dem Betrieb einer Geothermie-Heizungsanlage verbunden sind.

Jeder private Hausbesitzer entscheidet selbst, ob er die Dienste von Energieversorgungsunternehmen in Anspruch nimmt oder nur auf sich selbst vertraut. Dabei lässt er sich von einer ganzen Reihe von Überlegungen leiten.

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