Wasser-Wasser-Wärmepumpe: die effizienteste Wärmepumpe

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe, auch Grundwasserwärmepumpe genannt, bezieht ihre thermische Energie 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.

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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 unterirdischer Grundwasser-Reservoirs. Deren Temperaturen sind über das ganze Jahr hinweg weitgehend konstant, wodurch die Grundwasserwärmepumpe sowohl im Sommer als auch im Winter eine hohe Heizleistung liefert. Ihr Wirkungsgrad liegt mitunter bei etwa 500 Prozent, was einer 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.

Wie funktionieren Wasser-Wasser-Wärmepumpen?

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe heizt durch einen Kältemittelkreislauf und das komplexe Zusammenspiel verschiedener mechanischer Komponenten. Zunächst nimmt das Kältemittel die thermische Energie des Grundwassers auf und verdampft. Der Kreislauf 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 und / oder 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. Das Grundwasser zur Wärmeentnahme gewinnt ein sogenannter Saugbrunnen, während ein Schluckbrunnen das genutzte, kalte Wasser wieder ins Erdreich einbringt. Je größer die Wassermenge, die der Wasser-Wasser-Wärmepumpe zur Verfügung steht, umso höher fällt für gewöhnlich die Leistung aus.

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Voraussetzungen für den Betrieb einer Grundwasserwärmepumpe

Für den effektiven Betrieb einer Grundwasserwärmepumpe müssen verschiedene Faktoren gegeben sein. Zum einen spielt – wie bereits erwähnt – 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 Grundwasseranalyse bei der Planung wichtig.

Auch der Wasserspiegel 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. Zudem sollte das eigene Grundstück groß genug sein.

Die beiden Brunnen für eine Grundwasserwärmepumpe 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.

An das Gebäude selbst stellen Wasser-Wasser-Wärmepumpen nur moderate Anforderungen. Eine gute Dämmung, vor allem im Altbau, ist eine Grundvoraussetzung dafür, dass das Gerät auch wirklich effektiv arbeitet. Auch sollte der Abstand zwischen Wärmequelle und Heizanlage nicht zu groß sein. Zudem heizen Flächenheizungen in Fußboden oder Wand aufgrund ihrer geringen Vorlauftemperatur am besten. Ein hoher baulicher Aufwand oder Platzbedarf besteht aber nicht.

Eine Mutter zeigt ihrem Sohn am Pool auf dem Tablet die Funktion Ihrer Wasser-Wasser-Wärmepumpe.
Checkliste Brunnensysteme

  • Saugbrunnen/Zapfbrunnen: Der Saugbrunnen zapft das Grundwasser-Reservoir an, er erschließt also die Energiequelle. Eine Unterwasserpumpe führt das Grundwasser dabei zum Kältemittelkreislauf, wo der Austausch der thermischen Energie erfolgt.
  • Schluckbrunnen/Sickerbrunnen: Der Schluckbrunnen nimmt das Grundwasser, dem die Wärmeenergie entzogen wurde, über Rohre auf und bringt es wieder in den natürlichen Wasserkreislauf ein. Wasserschutzvorschriften fordern für gewöhnlich, dass das Grundwasser wieder genauso tief ins Erdreich eingebracht wird, wie es entnommen wurde.

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 Grundwasserbrunnen in das System integrierbar
  • diverse Fördermöglichkeiten über das BAFA oder die KfW

Nachteile:

  • hohe Erschließungs- und Anschaffungskosten
  • ausreichende Grundwassermenge, -qualität und hoher Grundwasserspiegel für effizienten Betrieb nötig
  • eventuell Sicherheitsvorrichtung gegen Vereisung vonnöten
  • hoher Planungsaufwand und viel Bürokratie durch Genehmigungspflicht
  • keine Genehmigung in Wasserschutzgebieten möglich

Grundwasserwärmepumpen: Kosten und Förderung

Die Anschaffungskosten einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe belaufen sich auf etwa 9.000 bis 12.000 Euro, hinzu kommt die Installation mit 2.000 bis 3.000 Euro. Selbstverständlich muss ebenfalls die Wärmequelle erschlossen werden. Bohrung und Brunnenbau kosten zwischen 4.000 und 7.000 Euro, je nach Bohrtiefe und geologischen Begebenheiten. Rechnet man all diese Faktoren zusammen, betragen die Gesamtkosten zwischen 15.000 und 22.000 Euro.

Dafür sind Grundwasserwärmepumpen enorm günstig im Verbrauch und können die Heizkosten in Ihrem Haushalt im Vergleich zu Öl- oder Gasheizungen halbieren oder sogar noch weiter senken. Auch die Wartung beläuft sich jährlich auf nur etwa 150 Euro, ist also deutlich günstiger als bei anderen Heizungen.

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. So können Sie sich zum Beispiel 35 Prozent der förderfähigen Kosten bezuschussen lassen – bei Austausch einer Ölheizung sind es sogar 45 Prozent.

Lohnt sich der Kauf einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe trotz der hohen Investitionskosten?

Sofern die nötigen Voraussetzungen gegeben sind (Grundwassermenge und -qualität, Gebäudedämmung, passendes Heizverteilsystem), lohnt es sich auf jeden Fall, 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.

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Welche Alternativen zur Wasser-Wasser-Wärmepumpe gibt es?

Wärmequelle
Abluft
Umgebungsluft
Geothermie
Geothermie
Technik
Ventilatoren
Ventilatoren, Kältemittelkreislauf
Flächenkollektoren,
Kältemittelkreislauf
Erdsonden, Kältemittelkreislauf
Spezifika
  • sehr günstig in der Anschaffung
  • geringer Installationsaufwand
  • geringer Platzbedarf
  • leicht nachrüstbar
  • aktive Kühlung möglich
  • moderate Effizienz
  • Wärmerückgewinnung
  • Abwärme nur begrenzt verfügbar
  • keine Förderung
  • günstig in der Anschaffung
  • geringer Installationsaufwand
  • geringer Platzbedarf
  • leicht nachrüstbar
  • aktive Kühlung möglich
  • moderate Effizienz
  • Effizienzschwankungen im Winter
  • Förderung möglich
  • hohe Effizienz
  • moderate Erschließungskosten
  • Erdarbeiten selbstständig durchführbar
  • passive Kühlung möglich
  • hoher Platzbedarf
  • Förderung möglich
  • enorm hohe Effizienz
  • geringer Platzbedarf
  • passive Kühlung möglich
  • hohe Erschließungskosten
  • Bohrung genehmigungspflichtig
  • Förderung möglich

FAQ zu Wasser-Wasser-Wärmepumpen

Die durchschnittliche Lebensdauer einer Wärmepumpenheizung beträgt etwa 20 Jahre, wobei einige Modelle bei der richtigen Auslegung auch problemlos 25 bis 30 Jahre in Betrieb sein können. Dieser Zeitraum ist deutlich höher als die übliche Amortisationszeit der Geräte, wodurch sich die Anschaffung somit nicht nur im Hinblick auf die Umwelt sondern auch finanziell für Sie lohnt.

Da es sich bei einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe um ein hermetisch geschlossenes System handelt, ist sie im Grunde genommen wartungsfrei. Lediglich Grundwasserfilter, -stand und -qualität sollten regelmäßig überprüft werden. Trotz der relativ hohen Robustheit der Geräte empfiehlt sich dennoch ein jährlicher Check-up, allein schon, weil dieser oftmals zu den Garantievorgaben gehört. Eine Routinewartung einer Grundwasserwärmepumpe kostet jedoch nur etwa 150 Euro.

In Bezug auf Wärmepumpen findet sich immer wieder das Thema Lärmschutz. Allerdings betrifft dies überwiegend Luftwärmepumpen, deren Geräuschpegel bei bis zu 50 Dezibel liegt. Erd- und Grundwasserwärmepumpen geben in der Regel keine bis kaum hörbare Geräusche von sich, wenn sie intakt sind und fachlich korrekt installiert wurden.

Sofern das Gerät über die passende Funktion verfügt, können Sie Ihre Wasser-Wasser-Wärmepumpe auch zum Kühlen der Wohnräume verwenden. Die Kühlung erfolgt dann passiv: Anstatt dem Grundwasser die Wärme zu entziehen und sie an das Heizsystem zu übertragen, leitet der Kältemittelkreislauf die Wärme Ihrer Heizanlage an das Grundwasser. Da hierbei nur Regelungstechnik und Umwälzpumpe aktiv sind, ist dies sogar besonders günstig.