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Erdwärmesonde: Aufbau, Kosten und Auslegung für Wärmepumpen
Die Erdwärmesonde erschließt durch vertikale Tiefenbohrungen von 50 bis 150 Meter die konstante Erdwärme zwischen 8 und 12 Grad Celsius zur effizienten Gebäudebeheizung mit Sole-Wasser-Wärmepumpen. Das geschlossene Rohrsystem aus hochdichtem Polyethylen transportiert Wärmeträgerflüssigkeit (Sole) zwischen Erdreich und Wärmepumpe in einem wartungsarmen Kreislauf.
Die Erdwärmesonde erschließt durch vertikale Tiefenbohrungen von 50 bis 150 Meter die konstante Erdwärme zwischen 8 und 12 Grad Celsius zur effizienten Gebäudebeheizung mit Sole-Wasser-Wärmepumpen. Das geschlossene Rohrsystem aus hochdichtem Polyethylen transportiert Wärmeträgerflüssigkeit (Sole) zwischen Erdreich und Wärmepumpe in einem wartungsarmen Kreislauf. Erdwärmesonden erreichen Jahresarbeitszahlen zwischen 4,0 und 4,8 durch stabile Quelltemperaturen unabhängig von Außenluft-Schwankungen.
Die Gesamtkosten für eine Erdwärmesonde mit 80 bis 100 Meter Tiefe liegen zwischen 10.000 und 15.000 Euro inklusive Bohrung, Material, Verpressung und Genehmigung bei Preisen von 50 bis 100 Euro pro Bohrmeter. Die Lebensdauer beträgt 50 bis 100 Jahre für PE-Rohre bei nahezu wartungsfreiem Betrieb. Die Auslegung erfolgt nach VDI 4640 mit spezifischen Entzugsleistungen zwischen 30 und 80 Watt pro Meter abhängig von Geologie und Grundwasser-Verhältnissen.
Aufbau und Funktionsprinzip
Doppel-U-Rohr als Standard-Bauform
Die Doppel-U-Rohr-Sonde besteht aus zwei parallel verlaufenden Polyethylen-Rohrpaaren mit 32 × 2,9 Millimeter oder 40 × 3,7 Millimeter Außendurchmesser und Wandstärke. Jedes Rohrpaar verbindet sich am unteren Sondenende über U-förmiges Fußstück zu geschlossenem Kreislauf. Die vier Einzelrohre verlaufen nebeneinander im Bohrloch und maximieren Wärmeübertragungsfläche zum umgebenden Erdreich auf 8 bis 12 Quadratmeter pro 100 Meter Bohrtiefe.
Das Material PE100 oder PE-Xa (vernetztes Polyethylen) bietet Temperaturbeständigkeit von minus 20 bis plus 60 Grad Celsius, Druckfestigkeit bis 16 bar und Beständigkeit gegen Sole-Zusätze wie Glykol oder Ethanol. Die Rohrverbindungen erfolgen durch Elektroschweißmuffen oder Stumpfschweißung für leckagefreie Dauerhaftigkeit über Jahrzehnte. Die Materialkosten für Doppel-U-Rohr-Sonde liegen bei 12 bis 18 Euro pro Meter oder 960 bis 1.440 Euro für 80 Meter Bohrtiefe.
Die Dimensionierung der Rohrdurchmesser beeinflusst Druckverlust und Pumpenleistung. PE 32 Rohre erreichen Volumenströme bis 0,3 Liter pro Sekunde bei Druckverlusten von 1,5 bis 2,0 Millibar pro Meter. PE 40 Rohre ermöglichen 0,5 Liter pro Sekunde bei 0,8 bis 1,2 Millibar pro Meter. Die größeren Durchmesser reduzieren Pumpen-Stromverbrauch um 30 bis 50 Prozent bei Mehrkosten von 300 bis 500 Euro pro Sonde.
Thermische Verpressung für Wärmeübertragung
Nach Einbringen der Sonde erfolgt Verpressung des Bohrlochs mit Bentonit-Zement-Suspension oder Thermozement von unten nach oben im Kontraktorverfahren. Die Verpressung füllt Hohlraum zwischen Sondenrohren und Bohrlochwand vollständig aus und sichert optimalen thermischen Kontakt zum Erdreich. Unverpresste Hohlräume enthalten Luft mit Wärmeleitfähigkeit 0,025 Watt pro Meter und Kelvin und erhöhen thermischen Widerstand um Faktor 20 bis 40.
Standard-Bentonit-Zement-Suspension erreicht Wärmeleitfähigkeit 0,8 bis 1,2 Watt pro Meter und Kelvin bei Kosten von 400 bis 600 Euro pro 80-Meter-Sonde. Thermozement mit Quarzsand-Zusätzen steigert Wärmeleitfähigkeit auf 1,5 bis 2,0 Watt pro Meter und Kelvin bei Mehrkosten von 800 bis 1.200 Euro. Die verbesserte Wärmeübertragung erhöht Entzugsleistung um 10 bis 25 Prozent und erlaubt 10 bis 20 Meter kürzere Bohrungen bei gleicher Heizleistung.
Die Verpressung erfüllt zusätzlich Grundwasserschutz durch Abdichtung zwischen verschiedenen Grundwasser-Stockwerken. Mangelhafte Verpressung erlaubt hydraulische Kurzschlussverbindungen zwischen Aquiferen mit Kontaminationsrisiko. Die Dichtigkeit prüft Drucktest mit 15 bis 20 bar für 30 Minuten nach Verpressung. Die wasserrechtliche Abnahme dokumentiert vollständige Verfüllung ohne Hohlräume durch Verpressmaterial-Verbrauchsnachweis.
Koaxialrohr als platzsparende Alternative
Koaxialrohrsonden bestehen aus Rohr-in-Rohr-Konstruktion mit 90 bis 125 Millimeter Außenrohr und 40 bis 63 Millimeter Innenrohr. Die Sole strömt im Ringraum zwischen Außen- und Innenrohr nach unten und im Zentralrohr zurück nach oben. Die konzentrische Anordnung gewährleistet gleichmäßigen Abstand zum Erdreich und reduziert Bohrlochwiderstand um 15 bis 30 Prozent gegenüber Doppel-U-Rohren.
Das 4 bis 6-fach größere Sole-Volumen von 60 bis 90 Liter pro 100 Meter Bohrtiefe fungiert als thermischer Puffer. Die Wärmepumpe kann längere Ruhepausen zwischen Betriebszyklen einlegen ohne Temperaturabfall unter kritische Schwelle. Die Taktung reduziert sich von 8 bis 12 auf 4 bis 6 Starts pro Stunde und verlängert Verdichter-Lebensdauer um 20 bis 40 Prozent.
Die Koaxialsonde kostet 30 bis 50 Prozent mehr als Doppel-U-Rohr bei 18 bis 25 Euro pro Meter oder 1.440 bis 2.000 Euro für 80 Meter. Die Anwendung bevorzugt schwierige Bohrloch-Geometrien mit Durchmesser unter 140 Millimeter oder Sanierungen bestehender Brunnen ohne Neubohrung. Die geringere Verbreitung erschwert Verfügbarkeit und erhöht Installations-Komplexität gegenüber Standard-Doppel-U-Rohren.
Dimensionierung nach VDI 4640
Spezifische Entzugsleistung nach Geologie
Die VDI 4640 Blatt 2 definiert spezifische Entzugsleistungen für verschiedene Gesteinsarten abhängig von Wärmeleitfähigkeit und Jahresbetriebsstunden. Die Werte gelten für 1.800 Betriebsstunden jährlich typisch für Einfamilienhäuser mit 18.000 bis 25.000 Kilowattstunden Heizwärmebedarf. Höhere Betriebsstunden bei 2.400 reduzieren Entzugsleistung um 10 bis 15 Prozent durch unzureichende thermische Regeneration.
Wassergesättigter Kies und Schotter erreichen 75 bis 80 Watt pro Meter durch hohe Wärmeleitfähigkeit von 1,8 bis 2,4 Watt pro Meter und Kelvin und Grundwasser-Konvektion. Wassergesättigter Sand liegt bei 65 bis 70 Watt pro Meter mit Wärmeleitfähigkeit 1,4 bis 2,0 Watt pro Meter und Kelvin. Massives Festgestein wie Granit oder Gneis erreicht 55 bis 70 Watt pro Meter bei Wärmeleitfähigkeit 2,5 bis 3,5 Watt pro Meter und Kelvin.
Bindige Böden wie Lehm, Schluff oder Ton liegen bei 45 bis 55 Watt pro Meter mit Wärmeleitfähigkeit 0,9 bis 1,8 Watt pro Meter und Kelvin abhängig von Wassergehalt. Trockene, wasserungesättigte Sande oder Kiese sinken auf 25 bis 35 Watt pro Meter durch Luft-Hohlräume mit geringer Wärmeleitfähigkeit. Die geologische Vorerkundung durch Bohrprofile oder Thermal Response Test bestimmt realistische Entzugsleistung mit 10 bis 20 Prozent Genauigkeit.
Berechnung der erforderlichen Sondenlänge
Die Sondenlänge berechnet sich aus Heizlast dividiert durch spezifische Entzugsleistung. Ein Einfamilienhaus mit 10 Kilowatt Heizlast bei minus 12 Grad Celsius Auslegungstemperatur benötigt bei 50 Watt pro Meter Entzugsleistung 200 Meter Gesamtsondenlänge. Die Aufteilung erfolgt auf zwei Sonden mit 100 Meter für ausreichende thermische Regeneration oder drei Sonden mit 67 Meter bei begrenzter Grundstücksfläche.
Die Heizlast ermittelt Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 aus Transmissions- und Lüftungswärmeverlusten. Typische Heizlasten liegen bei 50 bis 80 Watt pro Quadratmeter Wohnfläche für sanierte Altbauten, 35 bis 50 Watt pro Quadratmeter für Neubauten nach EnEV 2016 und 20 bis 30 Watt pro Quadratmeter für Passivhäuser. Die Wärmepumpen-Heizleistung entspricht Heizlast multipliziert mit Sicherheitsfaktor 1,1 bis 1,2.
Die Faustregel für Schnellschätzung nutzt 50 Watt pro Meter durchschnittliche Entzugsleistung für mitteleuropäische Böden. Ein 150-Quadratmeter-Einfamilienhaus mit 7,5 Kilowatt Heizlast benötigt 150 Meter Sondenlänge oder zwei Sonden mit 75 Meter. Die präzise Auslegung berücksichtigt lokale Geologie, Grundwasserströmung und Sondenabstände für langfristig stabile Sole-Temperaturen ohne Vereisung.
Sondenabstand für thermische Regeneration
Der Mindestabstand zwischen Erdwärmesonden beträgt 5 bis 6 Meter für thermische Unabhängigkeit ohne gegenseitige Beeinflussung. Geringere Abstände von 3 bis 4 Meter reduzieren Entzugsleistung um 10 bis 25 Prozent durch überlagernde Abkühlungszonen. Die thermische Interferenz verschärft sich über Jahrzehnte und senkt Sole-Temperatur kontinuierlich um 0,1 bis 0,3 Kelvin jährlich.
Die Anordnung im Sondenfeld bevorzugt Reihenaufstellung mit 5 bis 6 Meter Querast und 8 bis 12 Meter Längsabstand. Quadratische Anordnung maximiert Regenerations-Fläche pro Sonde und erlaubt höhere Entzugsleistungen von 55 bis 60 Watt pro Meter statt 45 bis 50 Watt pro Meter bei linear eng gesetzten Sonden. Die Grundstücksgröße limitiert realisierbare Sondenanzahl bei typisch 150 bis 250 Quadratmeter Flächenbedarf für Zweisonden-Feld.
Die Regeneration erfolgt durch Grundwasser-Konvektion mit 10 bis 50 Meter pro Jahr Fließgeschwindigkeit oder Wärmeleitung aus umgebendem Erdreich mit 0,5 bis 2 Meter pro Jahr thermischer Diffusion. Gebäude mit Kühlbedarf im Sommer regenerieren Sondenfeld durch Wärme-Einspeisung und stabilisieren Langzeit-Temperatur auf Ausgangsniveau. Die Bilanz zwischen winterlichem Wärmeentzug und sommerlicher Kühlung optimiert Lebensdauer-Performance.
Kosten-Aufschlüsselung
Bohrkosten nach Geologie und Tiefe
Die Bohrkosten dominieren Erdwärmesonden-Investition mit 50 bis 70 Prozent Gesamt-Anteil. Der Bohrmeter-Preis variiert zwischen 50 und 100 Euro abhängig von Gesteinshärte, Bohrtiefe und Region. Weiche bis mittelharte Sedimentgesteine wie Sand, Kies oder Ton kosten 50 bis 70 Euro pro Meter. Hartes Festgestein wie Granit, Basalt oder Quarzit erreicht 80 bis 120 Euro pro Meter durch erhöhten Werkzeugverschleiß und längere Bohrzeit.
Eine Standard-80-Meter-Bohrung kostet 4.000 bis 6.400 Euro bei durchschnittlich 50 bis 80 Euro pro Meter in Norddeutschland oder Süddeutschland mit Sedimentgestein. Die 100-Meter-Bohrung erreicht 5.000 bis 8.000 Euro. Zwei Sonden für Einfamilienhaus summieren auf 8.000 bis 16.000 Euro reine Bohrkosten ohne Material und Nebenarbeiten.
Die Bohrtiefe beeinflusst Meter-Preis progressiv. Bohrungen bis 100 Meter nutzen LKW-montierte Rotary-Bohrgeräte mit Tagessätzen von 1.200 bis 2.000 Euro bei 20 bis 40 Meter Tagesleistung. Tiefen über 150 Meter erfordern schwerere Rigs mit höheren Tagessätzen von 2.500 bis 4.000 Euro bei 15 bis 25 Meter Leistung. Die Kostendegression pro Meter gilt nur innerhalb Bohrung, nicht zwischen verschiedenen Bohrtiefen-Klassen.
Material und Installations-Nebenkosten
Die Erdwärmesonde selbst kostet 12 bis 18 Euro pro Meter für Doppel-U-Rohr PE100 oder 960 bis 1.440 Euro für 80 Meter Standardtiefe. Die Verpressung mit Bentonit-Zement liegt bei 5 bis 8 Euro pro Meter oder 400 bis 640 Euro pro Sonde. Thermozement-Verpressung erhöht auf 10 bis 15 Euro pro Meter oder 800 bis 1.200 Euro für verbesserte Wärmeübertragung.
Die Baustelleneinrichtung umfasst Anfahrt, Aufbau Bohrgerät, Wasserversorgung und Entsorgungscontainer für 1.000 bis 1.500 Euro pro Baustelle unabhängig von Sondenanzahl. Die Entsorgung des Bohrguts kostet 3 bis 6 Euro pro Meter oder 240 bis 480 Euro für 80 Meter bei deponierungspflichtigem Material. Die Druckprüfung aller Kreisläufe auf Dichtheit beträgt 300 bis 500 Euro pro Sondenfeld.
Die Vermessung und Dokumentation für behördliche Abnahme kosten 200 bis 400 Euro. Die Anbindung ans Gebäude durch Solekreis-Leitungen erreicht 40 bis 80 Euro pro Meter bei 10 bis 30 Meter Distanz zwischen Sondenfeld und Wärmepumpe. Die Verteileranlage mit Vor- und Rücklauf-Sammler, Entlüftung und Temperatursensoren liegt bei 800 bis 1.500 Euro für Zweisonden-System.
Gesamtkosten und Förderung
Eine komplette 80-Meter-Erdwärmesonde mit allen Nebenkosten summiert auf 10.000 bis 13.000 Euro: Bohrung 5.000 Euro, Material 1.200 Euro, Verpressung 600 Euro, Baustelleneinrichtung 1.200 Euro, Entsorgung 400 Euro, Druckprüfung 400 Euro, Dokumentation 300 Euro, Genehmigung 500 bis 800 Euro, geologisches Gutachten 1.000 bis 1.500 Euro. Zwei Sonden für typisches Einfamilienhaus kosten 18.000 bis 24.000 Euro durch Baustelleneinrichtungs-Degression.
Die Gesamt-Investition für Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdwärmesonden liegt bei 35.000 bis 50.000 Euro: Sonden 18.000 bis 24.000 Euro, Wärmepumpe 12.000 bis 18.000 Euro, Hydraulik-Installation 3.000 bis 5.000 Euro, Pufferspeicher 1.500 bis 2.500 Euro. Die BEG-Förderung gewährt 30 Prozent Basis plus 5 Prozent Effizienzbonus für JAZ über 4,5 oder natürliche Kältemittel gleich 35 Prozent oder 12.250 bis 17.500 Euro Zuschuss.
Die Eigenkosten nach Förderung betragen 22.750 bis 32.500 Euro. Die Mehrkosten gegenüber Luft-Wasser-Wärmepumpe von 15.000 bis 18.000 Euro nach Förderung amortisieren durch 300 bis 500 Euro jährlich niedrigere Stromkosten innerhalb 30 bis 50 Jahren. Die Total Cost of Ownership über 25 Jahre liegt 8.000 bis 15.000 Euro unter Luft-Wasser-System durch höhere JAZ von 4,3 statt 3,2 und geringere Wartungskosten.
Genehmigungsverfahren
Wasserrechtliche Erlaubnis als Grundvoraussetzung
Erdwärmebohrungen erfordern wasserrechtliche Erlaubnis der Unteren Wasserbehörde nach Wasserhaushaltsgesetz (WHG) Paragraph 8 und 9. Die Genehmigung prüft Grundwasserschutz durch Abdichtung verschiedener Aquifere, Verwendung umweltverträglicher Sole und fachgerechte Verpressung. Die Behörde fordert geologisches Gutachten zur Standorteignung, technische Planung nach VDI 4640 und Nachweis qualifizierter Bohrunternehmen mit Sachkunde.
Die Bearbeitungszeit beträgt 6 bis 16 Wochen abhängig von Behörden-Auslastung und Komplettheits-Prüfung der Unterlagen. Fehlende Dokumente verzögern Verfahren um 4 bis 8 Wochen. Die Genehmigungskosten liegen bei 250 bis 700 Euro für Verwaltungsgebühren. Die geologische Vorerkundung durch Bohrprofile, Grundwasserstände und Gesteinsschichten kostet 750 bis 1.500 Euro für Standardgutachten.
Die Versagung der Genehmigung erfolgt in Wasserschutzgebieten Zone I und II, Heilquellenschutzgebieten Zone I, verkarsteten Gesteinen mit Hohlräumen oder bei ungünstigen hydrogeologischen Verhältnissen. Die Ablehnungsquote variiert regional zwischen 5 Prozent in norddeutschen Lockergesteins-Gebieten und 40 bis 60 Prozent in süddeutschen Karst-Regionen oder Alpenvorland mit komplexer Hydrogeologie.
Bergrechtliche Genehmigung bei Tiefen über 100 Meter
Bohrtiefen über 100 Meter unterliegen zusätzlich Bundesberggesetz (BBergG) mit Anzeigepflicht bei Bergbehörde. Die Schwelle variiert zwischen Bundesländern von 100 Meter in Norddeutschland bis 200 Meter in Bayern. Die bergrechtliche Genehmigung prüft Bohrtechnik, Betriebsplan und Sicherheitsmaßnahmen gegen unkontrollierte Ausbrüche oder Schichtstörungen.
Die Bearbeitungszeit erreicht 8 bis 20 Wochen zusätzlich zur wasserrechtlichen Erlaubnis. Die Gebühren liegen bei 500 bis 1.500 Euro. Die Bergbehörde fordert qualifizierte Verantwortliche Personen nach BBergG für Bohrleitung und erhöhte Dokumentationspflichten. Die Verfahrenskomplexität und Kostensteigerung machen Bohrtiefen über 100 Meter unwirtschaftlich für Einfamilienhäuser außer bei sehr ungünstiger Geologie mit niedriger Entzugsleistung.
Die parallele Beantragung beider Genehmigungen reduziert Gesamt-Verfahrensdauer auf 10 bis 18 Wochen statt 14 bis 36 Wochen serieller Abarbeitung. Die frühzeitige Behörden-Kontaktaufnahme 6 bis 9 Monate vor geplanter Installation vermeidet Bauverzögerungen. Die Ablehnung oder Auflagen-Verschärfung gefährdet Projekt-Wirtschaftlichkeit durch verpasste Bauzeitfenster oder teure Alternativ-Lösungen.
Betrieb und Wartung
Sole-Kreislauf und Frostschutz
Die Sole-Füllung besteht aus Wasser-Frostschutz-Gemisch mit 25 bis 35 Prozent Glykol-Anteil oder alternativen Medien wie Ethanol oder Kaliumformiat. Der Frostschutz sichert Betrieb bis minus 15 bis minus 20 Grad Celsius Sole-Temperatur bei extrem niedriger Erdsonden-Temperatur. Die Sole-Menge beträgt 25 bis 35 Liter pro 100 Meter Doppel-U-Rohr oder 50 bis 70 Liter für Zweisonden-Feld mit 80 Meter.
Die Sole-Kosten liegen bei 8 bis 15 Euro pro Liter für umweltverträgliche Medien mit Wassergefährdungsklasse WGK 1 oder 400 bis 1.050 Euro für komplette Füllung. Die Lebensdauer beträgt 15 bis 25 Jahre bei geschlossenem System ohne Luftkontakt. Die Alterung zeigt sich in Viskositäts-Erhöhung, pH-Wert-Änderung oder Korrosionsinhibitor-Abbau. Die Sole-Analyse kostet 100 bis 200 Euro und empfiehlt sich alle 5 bis 8 Jahre.
Die Umwälzpumpe befördert Sole mit 0,2 bis 0,5 Liter pro Sekunde Volumenstrom bei 400 bis 800 Millibar Förderdruck durch Sonden, Leitungen und Verdampfer. Die Hocheffizienz-Pumpe mit Permanent-Magnet-Motor verbraucht 60 bis 120 Watt elektrisch bei 10 Kilowatt Wärmepumpe. Die Pumpen-Lebensdauer erreicht 10 bis 15 Jahre oder 80.000 bis 120.000 Betriebsstunden. Der Austausch kostet 400 bis 700 Euro inklusive Installation.
Langzeit-Stabilität und Lebensdauer
Erdwärmesonden aus PE100 oder PE-Xa erreichen Lebensdauern von 50 bis 100 Jahren bei fachgerechter Installation ohne mechanische Belastung oder UV-Exposition. Das Material zeigt minimale Alterung durch Zeitstandfestigkeit über 50 Jahre nach EN 12201. Die Verbindungstechnik durch Schweißung gewährleistet leckagefreie Dauerhaftigkeit ohne wartungsbedürftige Verschraubungen oder Dichtungen.
Die Sole-Temperatur fällt in ersten 3 bis 5 Betriebsjahren um 1 bis 3 Kelvin durch initiale Auskühlung des Nahbereichs um Sonde. Danach stabilisiert Temperatur auf 6 bis 10 Grad Celsius bei korrekter Auslegung nach VDI 4640. Unterdimensionierte Sondenfelder kühlen kontinuierlich um 0,2 bis 0,5 Kelvin jährlich ab und erreichen nach 15 bis 25 Jahren kritische Temperaturen unter 0 Grad Celsius mit Vereisung und Leistungseinbruch.
Die Wärmepumpe als Hauptkomponente mit Verschleiß erreicht 15 bis 22 Jahre Lebensdauer oder 50.000 bis 70.000 Betriebsstunden. Der Austausch kostet 8.000 bis 14.000 Euro für neue Einheit. Die Erdsonden bleiben nutzbar und verbinden mit neuer Wärmepumpe für weitere 15 bis 20 Jahre Betrieb. Die Langzeit-Investition amortisiert über zwei bis drei Wärmepumpen-Generationen bei 100 Jahre Sonden-Lebensdauer.
Monitoring und Optimierung
Die Überwachung der Sole-Temperaturen identifiziert thermische Degradation frühzeitig. Die Vorlauf-Temperatur zur Wärmepumpe sollte 0 bis 7 Grad Celsius betragen, Rücklauf minus 2 bis 2 Grad Celsius bei 3 bis 5 Kelvin Spreizung. Abweichungen über 1 Kelvin von Auslegungswerten indizieren Probleme wie undichte Stellen, Lufteinschlüsse oder hydraulische Fehler.
Die Drucküberwachung zeigt Leckagen durch kontinuierlichen Druckabfall. Der Betriebsdruck liegt bei 2 bis 4 bar in geschlossenem System. Druckverluste über 0,5 bar innerhalb 6 Monate erfordern Leckage-Suche und Reparatur. Kleinere Leckagen von 50 bis 200 Gramm Sole jährlich treten in 5 bis 8 Prozent der Anlagen nach 15 Jahren auf typischerweise an Verbindungsstellen im Verteiler, nicht in Sonde selbst.
Die JAZ-Messung über Wärmemengenzähler und Stromzähler dokumentiert Langzeit-Effizienz. Erdwärmesonden-Systeme erreichen 4,0 bis 4,8 JAZ bei optimaler Auslegung. JAZ-Abfall unter 3,8 signalisiert thermische Erschöpfung des Sondenfelds, hydraulische Probleme oder Wärmepumpen-Defekte. Die jährliche Auswertung kostet 100 bis 200 Euro für Energie-Monitoring mit Optimierungs-Empfehlungen.
Vergleich zu Alternativen
Erdwärmesonde vs. Flächenkollektor
Flächenkollektoren verlegen horizontale Rohrleitungen in 1,2 bis 1,5 Meter Tiefe über 150 bis 400 Quadratmeter Fläche. Die Entzugsleistung liegt bei 10 bis 30 Watt pro Quadratmeter oder 20 bis 40 Watt pro Meter Rohrlänge durch saisonale Temperaturschwankungen und Trockenperioden. Ein 10-Kilowatt-System benötigt 250 bis 400 Quadratmeter Kollektorfläche unversiegelt ohne Bepflanzung mit tiefen Wurzeln.
Die Investitionskosten betragen 25 bis 50 Euro pro Quadratmeter oder 6.250 bis 20.000 Euro für 250 bis 400 Quadratmeter plus 8.000 bis 12.000 Euro Wärmepumpe gleich 14.250 bis 32.000 Euro gesamt. Die Kosten liegen 20 bis 40 Prozent unter Erdwärmesonden bei verfügbarer Freifläche. Die JAZ erreicht 3,5 bis 4,2 durch niedrigere Quelltemperaturen von 0 bis 8 Grad Celsius gegenüber 4,0 bis 4,8 für Erdsonden.
Die Entscheidung für Flächenkollektor bevorzugt Grundstücke über 800 Quadratmeter mit großer Grünfläche ohne Bebauungs-Pläne. Erdwärmesonden eignen sich für begrenzte Grundstücke unter 500 Quadratmeter, versiegelte Flächen oder zukünftige Garten-Gestaltung. Die Wartung beider Systeme ist vergleichbar minimal. Die Lebensdauer von Flächenkollektoren erreicht 40 bis 60 Jahre gegenüber 50 bis 100 Jahre für Erdsonden.
Erdwärmesonde vs. Luft-Wasser-Wärmepumpe
Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen Außenluft als Wärmequelle mit saisonalen Temperaturen zwischen minus 20 und plus 35 Grad Celsius. Die JAZ liegt bei 2,8 bis 3,8 durch niedrige Quelltemperaturen im Winter und häufige Abtauzyklen. Die Investition beträgt 18.000 bis 28.000 Euro für Monoblock oder Split-System inklusive Installation bei 8 bis 12 Kilowatt Leistung.
Die Mehrkosten der Erdwärmesonde von 10.000 bis 18.000 Euro amortisieren durch 0,8 bis 1,5 Punkte höhere JAZ oder 15 bis 30 Prozent Stromkosten-Einsparung. Bei 20.000 Kilowattstunden Jahreswärmebedarf verbraucht Luft-Wasser-Wärmepumpe mit JAZ 3,2 rund 6.250 Kilowattstunden Strom jährlich für 1.750 Euro bei 28 Cent pro Kilowattstunde. Erdwärmesonde mit JAZ 4,5 verbraucht 4.444 Kilowattstunden für 1.244 Euro oder 506 Euro Ersparnis jährlich.
Die Amortisation erreicht 20 bis 36 Jahre ohne Förderungs-Unterschiede. Die BEG-Förderung gewährt 5 Prozent Effizienzbonus für Erdwärme bei JAZ über 4,5 oder zusätzliche 1.500 bis 2.000 Euro Zuschuss. Die verkürzte Amortisation auf 16 bis 28 Jahre bleibt lang. Die wirtschaftliche Rechtfertigung ergibt sich primär aus Grundstücks-Limitationen ohne Luft-Wärmepumpen-Aufstellung, Lärmschutz-Anforderungen oder maximaler Effizienz-Orientierung für Niedrigstenergie-Gebäude.
Fazit: Premium-Lösung für langfristige Effizienz
Erdwärmesonden erschließen konstante Erdwärme zwischen 8 und 12 Grad Celsius aus 50 bis 150 Meter Tiefe für Jahresarbeitszahlen zwischen 4,0 und 4,8 bei Sole-Wasser-Wärmepumpen. Die Doppel-U-Rohr-Bauweise aus hochdichtem Polyethylen erreicht Lebensdauern von 50 bis 100 Jahren bei nahezu wartungsfreiem Betrieb ohne Verschleißteile in Sonde selbst.
Die Investitionskosten von 10.000 bis 15.000 Euro pro Erdwärmesonde oder 18.000 bis 24.000 Euro für Zweisonden-Feld übersteigen Luft-Wasser-Alternativen um 10.000 bis 18.000 Euro. Die BEG-Förderung bis 35 Prozent reduziert Mehrkosten auf 6.500 bis 11.700 Euro. Die Amortisation erfolgt durch 15 bis 30 Prozent niedrigere Betriebskosten innerhalb 16 bis 30 Jahren bei Total Cost of Ownership-Vorteil von 8.000 bis 15.000 Euro über 25 Jahre Lebensdauer.
Die Auslegung nach VDI 4640 mit spezifischen Entzugsleistungen zwischen 30 und 80 Watt pro Meter gewährleistet langfristig stabile Sole-Temperaturen ohne thermische Erschöpfung. Die wasserrechtliche Genehmigung erfordert 6 bis 16 Wochen Bearbeitungszeit mit Versagung in Wasserschutzgebieten oder verkarsteten Regionen. Erdwärmesonden stellen Premium-Lösung für Grundstücke mit geologischer Eignung, Genehmigungsfähigkeit und langfristiger Effizienz-Priorität bei höherer Anfangsinvestition dar.
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