Das Direktsystem Erdreich: FAQ
	Braucht eine Wärmepumpe einen Heizstab? Welches System ist das beste? Welches System ist für mich das richtige? Worin liegt der Vorteil des Direktverdampfung? Wie wir eine Wärmepumpe richtig ausgelegt? Wie wird ein Kollektor gebaut? Geht das auch bei einer Hanglage? Was passiert mit den Pflanzen? Genügt die gleiche Fläche im Garten wie im Haus? Wie sollte ein Kollektor nicht gebaut werden? Kann der Kollektor in Eigenleistung gebaut werden? Sind Kältemittel giftig? Gibt es bei der Direktexpansion Probleme mit Kältemittel? Werden die verwendeten Kältemittel verboten? Wie ist das mit der Ölrückführung? Brauche ich Genehmigungen? Wie ist das mit dem Haftungsrisiko? Wer ist verantwortlich, der Hersteller oder der Installateur? Birgt die Herstellung des Kollektors vor Ort besondere Risiken? Sind alle Direktverdampfer gleich leistungsfähig? Ist der Austausch der Wärmepumpe gegen ein anderes Fabrikat möglich? Braucht eine Wärmepumpe einen Heizstab? Nein. Die Wärmepumpe ist eine "Heizstabfreie Zone". Lediglich Luftwärmepumpen werden zur Unterstützung bei tiefsten Temperaturen im Winter mit einem Heizstab versehen. Zur Trockenheizphase eines Gebäudes, die etwa 1/3 mehr Heizenergie benötigt kann kurzfristig ein Heizstab verwendet werden. Danach sollte er demontiert oder manuell abgeschaltet werden. Als Sicherheitsargument hat ein Heizstab jedenfalls keine Berechtigung, er kaschiert allenfalls das Unvermögen des Herstellers oder des Anlagenbauers. zur Frageliste Welches System ist das beste? Ausdruck des erzielten Wirkungsgrades ist die Jahresarbeitszahl, das Verhältnis zwischen investiertem Strom und erzeugter Heizwärme. Mit folgenden Jahresarbeitszahlen können Sie etwa rechnen: Direktsystem-Erdreich: JAZ 5 CO2-Erdsonde: JAZ 5 Grundwasser: JAZ 4,2 Sole-Erdsonde: JAZ 3,5 Sole-Kollektor: JAZ 3,2 Luft: JAZ 3,0 Die landläufige Meinung, eine Tiefenbohrung würde die meiste "Wärme" hervorbringen, stimmt so nicht. Im 100 m herrschen gerade einmal zwischen 9 und 10 °C... zur Frageliste Welches System ist für mich das richtige? Grundsätzlich bieten Direktverdampfer die besten Leistungen und sind bei ausreichender Fläche die mit Abstand beste Lösung. Grundwasser bietet auch sehr gute Vorraussetzungen, muss aber in geigneter Tiefe, Menge und Zusammensetzung vorhanden sein. Indirektsysteme mit Sole erreichen die Werte der Direktsysteme Erdreich und Grundwasser nicht, sie sind meist auch noch mit höheren Kosten verbunden. Luftsysteme sind günstig in der Anschaffung und liegen im Betrieb je nach Klima und Technik oft nicht schlechter als Sole. zur Frageliste Worin liegt der Vorteil des Direktverdampfung? Da das Kältemittel direkt im Erdreich zirkuliert und nicht zuerst auf das Zwischenmedium Sole umgesetzt werden muss wird ein Temperatursprung gespart. Darüber hinaus ist die Wärmeübertragung auf das Kältemittel deutlich besser als auf die Soleflüssigkeit. Die Kollektoren sind damit auch kleiner. Außerdem entfällt die Sole-Zirkulationspumpe, das Kältemittel wird direkt vom Kompressor angetrieben. Diese Einsparung an Strom senkt Kosten und verursacht weniger CO2- Emissionen. Als weiter gehende Bauform gibt es auch das 1-Kreissystem mit der Direktkondensation des Kältemittels in der Flächenheizung, bei der die Wärme nicht mehr auf das Heizungswasser umgesetzt wird. zur Frageliste Wie wir eine Wärmepumpe richtig ausgelegt? Entscheidend ist die richtige Dimensionierung zwischen Wärmequelle/Wärmepumpe/Wärmenutzung. Dabei gilt: Wärmequelle immer möglichst großzügig dimensioneren, d.h. mehr Bohrmeter, größerer Kollektor sind besser. Die Wärmepumpe selbst soll knapp ausgelegt werden, etwas zu klein ist nicht schädlich, zu groß dagegen sehr, Angstzuschläge sind fehl am Platz! Eine zu große Wärmepumpe taktet sehr stark, sie kann normalerweise nur Ein/Aus und beansprucht damit den Kompressor über Gebühr, eine zu kleine Wärmepumpe läuft einfach nur etwas länger, dies aber mit voller und damit optimaler Leistung. Die Wärmenutzung muss aber so ausgelegt werden, dass die Wärme auch bestens abgenommen werden kann. Deshalb sollte der Volumenstrom des Heizwassers möglichst groß und konstant sein. Dies bedeutet bei Flächenheizungen keine Puffer, keine Mischer, große Rohrquerschnitte, dichte Verlegeabstände. zur Frageliste Wie wird ein Kollektor gebaut? Ein Kollektor nutzt die Speichermasse des oberflächen nahen Erdreichs deren Energie durch den Regen, die Sonne und der Temperatur der Außenluft. PVC-ummantelte Kupferrohre werden in Schlangen ca. 20 - 30 cm unterhalb der Frostgrenze, je nach klimatischer Lage also in etwa 0,8 bis 1,2 m Tiefe verlegt. Meinungen, eine tiefere Verlegung bringe wegen der höheren Erdreichtemperaturen Vorteile, sind falsch. Ein Kollektor bezieht seine Energie ausschliesslich von oben, je tiefer er verlegt wird, desto mehr nimmt die Regenration von oben ab. Selbst die VDI 4640 beschränkt die Verlegetiefe von Kollektoren auf 1,5 m. Das Erdreich muss diffusionsoffen sein, Regenwasser an den Kollektor gelangen können. Er darf also nicht überbaut werden oder mit schwerem Lehm abgedeckt werden. Ist der Boden stark lehmhaltig (blau-schwarzer Lehm) muss er gegen Kies ausgetauscht werden, bei hellem Lehm muss der Kollektor grösser gewählt werden. Bei steinigen Böden wird der Kolelktor eingesandet um einen guten Umschluss und damit Wärmeübergang zu gewährleisten. Ein Kollektor besetht aus mehreren Kreisen, je nach Hersteller sind diese 70 bis 100 m lang. In einem Sammelschacht in etwa 5 m Entfernung vom Haus werden die Kreise im Verteiller gebündelt, von dort führen 2 Kupferrohre ins Haus zur Wärmepumpe. Der Verlegeabstand der Kreise beträgt bei Sand oder Kies etwa 50 cm, bei Lehm etwa 60 - 70 cm. Die Lage und Form der Kreise ist beliebig, sie dürfen sich auch im Schatten befinden. Die Dimensionierung des Kollektors hat unter Berücksichtigung der Jahresbetriebstunden in Anlehnung an die VDI 4640 zu erfolgen. zur Frageliste Geht das auch bei einer Hanglage? Ja. Allerdings muss der Kolelkor sorgfältig ausgelegt werden, um eine gute Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels zu erreichen, damit die Ölrückführung gewährleistet ist. In Extremfällen kann auch eine Ölsteighilfe verwendet werden. zur Frageliste Was passiert mit den Pflanzen? Die erhöhte Feuchte des Bodens, hervorgerufen durch die Kondensation von Luft- und Bodenfeuchte an den Kollektorrohren sorgt für ein besseres Pflanzenwachstum. Große Bäume dürfen nicht auf den Kollektor gepflanzt werden um Beschädigungen zu vermeiden, jeder andere Bewuchs ist unbedenklich. zur Frageliste Genügt die gleiche Fläche im Garten wie im Haus? Oft werden Aussagen von Kollektorfläche im Garten zu beheizter Fläche im Haus von 1:1 gemacht. Solche Angaben sind unsinnig, weil sie die entscheidenden Faktoren nicht berücksichtigen: Die tatsächliche Heizlast des Gebäudes und die Entzugsleistung des Erdreichs. Bei einem hochgedämmten Haus, wie etwa KfW 40 und einem stark wassergesätigtem Boden mag die Angabe manchmal zutreffen, in allen anderen Fällen leitet sie aber in die Irre. Grundsätzlich wir die Heizlast des Gebäudes nach DIN 12831 berechnet. Die klimatische Lage und die dadurch jeweils notwendigen Betriebsstunden sind ein weiterer Faktor für die Größe des Kollektors. Zudem spielt die Bodenbeschaffenheit noch eine Rolle, bei sehr trockenem Lehm müsste die Fläche sehr viel größer sein als bei einem stark wassergesättigtem Boden. zur Frageliste Wie sollte ein Kollektor nicht gebaut werden? Wichtig ist die Entzugsleistung des Kollektors. Sie sollte 50 W/qm nicht überschreiten, der Kollektor regeneriert sich zu 98% von oben. Dem Kollektor darf also nicht mehr Wärme entzogen werden als ihm Sonne und Regen zuführen können. Alle Versuche, Kollektoren kleiner zu dimensionieren und die Physik mt Tricks zu überlisten sind bisher katastrophal gescheitert. Als Beispiel seien hier die Kapillarmatten einiger Hersteller genannt. Die Entzugsleistung wird dafür teils mit 150 W/qm angegeben, dies kann zur kompletten Vereisung der Fläche führen und hat Bodenverwerfungen zur Folge. Neue Techniken wie den Kollektor nach unten hin mit einer Folie abzudichten und ihm Regenwasser über die Dachrinnen zuzuführen sind genauso zum Scheitern verurteilt. Da zum nassen Kollektor keine Dampfdiffusion mehr stattfindet vereist er lediglich das ihn umgebende Wasser großflächig und kann Wärme kaum mehr aufnehmen. zur Frageliste Kann der Kollektor in Eigenleistung gebaut werden? Besser nicht. Das Verlegen erfordert etwas Erfahrung, um die Länge der Kreise so einzuteilen, dass sie hinterher wieder am Sammelschacht zusammen kommen. Das Auslegen ist einfach und geht schnell von statten. Das Verlöten der Kreise mit dem Verteiler darf nur von einem Kältefachmann durchgeführt werden. Bei Gewährleistungsansprüchen wäre eine Eigenverlegung problematisch. Die Erdarbeiten allerdings werden meist bauseits erbracht, hier rechnet sich Eigenleistung. zur Frageliste Sind Kältemittel giftig? Nein. Die meist verwendeten HFKW-Kältemittel sind ungiftig und unbrennbar. Nachdem sie kein Chlor mehr enthalten zerstören sie auch nicht die Ozonschicht (ODP=0). Da sie aber je nach Typ ein hohes CO2-Potenzial, den GWP (Global Warming Potential) haben dürfen sie nicht freigesetzt werden. Das Kältemittel zirkuliert daher in einem hermetisch geschlossenen Kreislauf, dessen Dichtigkeit der Anlagenersteller nachweist. GWP: R 407c: 1520 R 410a: 1720 R 290: 3 Bei der Verwendung von Propan (R 290) wird wegen der Brennbarkeit die Wärmepumpe im Freien aufgestellt. zur Frageliste Gibt es bei der Direktexpansion Probleme mit Kältemittel? Es wird vielfachbehauptet, die "neuen" Kältemittel würden ein Problem mit der Schmierung beim Direktverdampfer verursachen. Zu jedem Kältemittel gibt es das passende Öl, wer seine Verdichter wie ein namhafter deutscher Hersteller mit Motorenöl betreibt, braucht sich nicht zu wundern. Das Mitreissen von Kältemittel findet zwar statt, es befinden sich tatsächlich aber nur 2 - 3 g Öl in gelöster Form im gesamten Kollektor. Bei einer Leckage würde nicht einmal ein Tropfen austreten. Dazu kommt die biologische Abbaubarkeit von Esteröl, das in Soleanlagen vorhandene Benzotrialzol zum Rostschutz gilt dagegen als potenziell karzinogen. zur Frageliste Werden die vewendeten Kältemittel verboten? Nein! Lediglich die HFCKW-Kältemittel, die Chlor enthalten und damit die ozonschicht angreifen, werden schrittweise ersetzt. Seit dem Jahr 2000 dürfen sie bei Neuanlagen nicht mehr eingesetzt werden. Die Produktion von HFCKW-Kältemittel wird 2010 eingestellt, deshalb sollten bestehende Anlagen entweder auf Ersatzkältemittel umgerüstet werden oder sie werden mit Recycling-Kältemittel befüllt. Die derzeit verwendeten HFKW-Kältemittel sind überhaupt nicht betroffen, zudem würde der Bestandsschutz gelten. Gegenteilige Aussagen gehören ins Reich der Märchen. zur Frageliste Wie ist das mit der Ölrückführung? Es wird vilefach behauptet, die Ölrückführung stelle ein Problem bei der Betriebssicherheit dar. Bei falscher Auslegung oder bei Defekten kann es zu Schmiermittelmangel und damit zu einem Schaden des Verdichters kommen, dies trifft aber auf alle Wärmepumpen zu und ist nicht wie behauptet auf die Direktverdampfung beschränkt. Entscheidend ist natürlich die richtige Auslegung der Strömungsgeschwindigkeit, wodurch die Ölrückführung beim Direktverdampfer gewährleistet ist. In Fällen mit großen Höhenunterschieden kann zusätzlich eine Ölsteighilfe verbaut werden. Die Modulation der Verdichterdrehzahlen ist nicht entscheidend, dafür müssen lediglich Verdichter mit einer Zwangsschmierung verwendet werden. Alle Wärmepumpen müssen grundsätzlich mit Druckschaltern ausgestattet sein, die den Verlust von Kältemittel erkennen und die Maschine abschalten. zur Frageliste Brauche ich Genehmigungen? Nach der DIN 8901 ist der Kollektor nach dem Prinzip der Direktexpansion in der Regel genehmigungsfrei. In Wasserschutzgebieten können vielfältige Gründe vorliegen, hier ist eine Absprache mit der unteren Wasserbehörde notwendig. zur Frageliste Wie ist das mit dem Haftungsrisiko? Der Installateur der Wärmepumpe und des Kollektors erteilt auf Grund seiner kältetechnischen Zulasssung das CE-Zeichen für die Anlage. Das Argument des Haftungsrisikos seitens des Betreibers oder Installateurs für den Betrieb von 30 Jahren ist damit obsolet. zur Frageliste Wer ist verantwortlich, der Hersteller oder der Installatuer? Es wird vielfach behauptet, eine Wärmepumpe nach dem Prinzip der Direktverdampfung hat 2 Hersteller, Wärmepumpe und Kollektor, eine Soleanlage sei von Werk aus fertig. Daher gäbe es Probleme mit der Gewährleistung. Auch bei einer Soleanlage ist der Kollektor (oder die Sonde) separat vor Ort zu errichten. Hierbei sind die selben Risiken (Auslegung, Material, Sorgfalt) vorhanden. Für die Wärmepumpe haftet der Hersteller, für die Wärmequelle der Installateur. zur Frageliste Birgt die Herstellung des Kollektors vor Ort besondere Risiken? Es wird vielfach behauptet, die Montage des Kollektors, die in der Regel erst vor Ort und nicht im Werk erfolgt, berge besondere Risiken und sei qualitativ schlechter als die Herstellung im Werk. Der Prozess der Herstellung des Kältekreislaufs über den Kollektor ist der gleiche wie bei einem Wärmetauscher in der Maschine alleine: unter Schutzgas verlöten, evakuieren, auf Dichtheit prüfen, füllen, protokollieren. Der Monteur muss die gleiche Qualifikation aufweisen, ein qualitativer Unterschied kann nur über die Sorgfalt bei der Montage herrühren. Die Haltbarkeit der Kollektoren gilt als nahezu unbegrenzt. zur Frageliste Sind alle Direktverdampfer gleich leistungsfähig? Nein, obwohl vom Prinzip her einer Solewärmepumpe überlegen, gibt es wie bei anderen Wärmepumpensystemen auch deutliche Unterschiede hinsichtlich Effizienz und Qualität. Um eine höhere Effizienz zu erreichen, ist mehr und hochwertigere Technik nötig, was sich oft auch im Preis niederschlägt. zur Frageliste Ist der Austausch der Wärmepumpe gegen ein anderes Fabrikat möglich? Vielfach wird argumentiert, der spätere Austausch der Wärmepumpe gegen ein anderes Fabrikat sei nicht möglich, da in diesem Falle auch der Garten aufgegraben werden müsse um den Kollektor ebenfalls zu tauschen, weil Wärmepumpe und Kollektor eine spezifische Einheit bilden. Natürlich sind Kollektor und Wärmepumpe aufeinander abgestimmt. Die Abstimmung ist aber in den allermeisten Fällen auch mit einem anderen Fabrikat möglich. Zudem gibt es einfache technische Möglichkeiten, eine Anpassung vorzunehmen. Deshalb spricht nichts dagegen, den Kollektor mit einer anderen Wärmepumpe zu betreiben. zur Frageliste Sie haben noch eine Frage, die wir nicht beantwortet haben? Dann stellen Sie sie uns bitte: info@pro-dx.de