Erdwärmesonden-Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern: Vier Konzepte im Effizienzvergleich

Vier Konzepte, ein Sieger – und eine Lehre für jeden Hausverantwortlichen

Das zeigt ein Pilotprojekt an der Tièchestrasse in Zürich, wo acht Mehrfamilienhäuser als Ersatzneubauten errichtet und vier unterschiedliche Erdwärmesonden-Wärmepumpen-Konzepte (EWS-WP) über ein Jahr detailliert gemessen wurden.

Was die Zürcher Messung wirklich zeigt

Vier Häuser, vier Systeme – und ein klares Ergebnis. Haus A setzte auf direktverdampfende CO₂-Erdwärmesonden ohne Solepumpe, Haus B auf eine Standard-EWS-Anlage mit Freecooling als Referenz, Haus C auf Standard-EWS plus PVT-Kollektoren zur solaren Regeneration, Haus D auf Standard-EWS mit witterungsgeführter Regelung.

Fakt ist: Die Referenzanlage in Haus B schnitt am besten ab. Sie übertraf sogar die prognostizierte Jahresarbeitszahl (JAZ), überzeugte durch geringen Hilfsenergiebedarf und bewährte Technik. Die CO₂-Sonden in Haus A blieben trotz hoher Erwartungen deutlich hinter den Prognosen zurück – wegen unzureichender Auslegung und aufwendigem Einbau der steifen Chromstahlrohre. Auch die solare Regeneration in Haus C lieferte nicht den erhofften Effekt: Der erhöhte Pumpenstrombedarf fraß den Vorteil auf. Langfristig wird allerdings eine bessere Effizienz erwartet. Haus D mit witterungsgeführter Regelung lag nur knapp unter dem Zielwert, litt jedoch unter technischen Problemen.

Positiv hervorzuheben ist das Freecooling: Es sorgte selbst im Rekordsommer 2018 für angenehme Raumtemperaturen und bewirkte eine Teilregeneration der Sonden von 18 bis 24 Prozent der entzogenen Energie. Eine Kombination aus PVT-Regeneration und intelligenter Regelung gilt als vielversprechender nächster Entwicklungsschritt. Die Resultate wurden an einer Fachkonferenz und in der Zeitschrift „Energy" publiziert.

Sanierung statt Neubau – Fraunhofer geht den schwierigeren Weg

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg hat zusammen mit 20 Unternehmen aus Heizungsindustrie und Wohnungswirtschaft das Projekt „LC R290" umgesetzt. Im Fokus: Wärmepumpen für ältere Mehrfamilienhäuser, die bislang noch mit Gas- oder Ölkesseln beheizt werden. Die Heizlasten der untersuchten Beispielgebäude lagen zwischen 23 und 93 Kilowatt – teils mit Zentralheizung, teils mit Gasetagenheizungen.

Das Ergebnis lässt sich in einem Satz zusammenfassen, den Projektkoordinator Björn Nienborg so formuliert: Eine Standardlösung gibt es nicht. Entscheidend sei eine auf das einzelne Gebäude abgestimmte Planung von Wärmepumpe, Speicher, Hydraulik, Regelung und Wärmeverteilung. Bei locker bebauten Zeilenhäusern können größere Luft-Wasser-Wärmepumpen zwischen den Gebäuden aufgestellt werden. In dichter bebauten Quartieren kommen Erdsonden, Grundwasser oder andere Wärmequellen infrage.

Im Mittelpunkt stand das natürliche Kältemittel Propan (R290), das ein sehr geringes Treibhauspotenzial hat. Für Gebäude mit Zentralheizung baute das Team einen Demonstrator für die Außenaufstellung – die nötige Propanmenge sank um 20 Prozent, die Effizienz stieg um 15 Prozent. Für Wohnungen mit einzelnen Gasthermen entstand ein Kleingerät mit 4,9 Kilowatt Heizleistung und nur 150 Gramm Propan. Bei mehr als 100 Versuchen prüfte das Team fünf Sicherheitskonzepte für mögliche Leckagen – bewährt hat sich ein belüftetes Gehäuse gemäß geltender Sicherheitsnormen.

Was Sie als Eigentümer oder Verwalter jetzt prüfen sollten

Prüfen Sie zuerst den realen Betrieb, nicht das Prospekt. Die Zürcher Messung beweist: Bewährte Standardtechnik mit guter Auslegung schlägt eine experimentelle Variante, selbst wenn diese auf dem Papier effizienter wirkt. Wer eine Erdwärmesonden-Anlage für ein Mehrfamilienhaus plant, sollte auf dokumentierte Referenzprojekte mit echten JAZ-Werten bestehen – nicht auf Simulationsrechnungen.

Bei Bestandsbauten ist die Frage der Aufstellung entscheidend: Außenaufstellung reduziert die Kältemittelfüllung und damit das Sicherheitsrisiko bei brennbaren Stoffen wie Propan. Innenaufstellung erfordert zwingend ein geprüftes Sicherheitskonzept – ob belüftetes Gehäuse, Schacht oder Drainage, muss auf das Gebäude abgestimmt sein.

Eine neue EU-Verordnung schränkt synthetische Kältemittel mit starker Klimawirkung schrittweise ein. Neue Monoblock-Wärmepumpen mit solchen Stoffen dürfen ab 2032 grundsätzlich nicht mehr verkauft werden; für Splitgeräte gelten je nach Leistung Fristen bis 2035. Propan ist davon nicht betroffen. Wer jetzt investiert, sollte die kommende Rechtslage kennen – Bundestag und Bundesrat haben im Juli das Gebäudemodernisierungsgesetz (GmodG) beschlossen, das das Gebäudeenergiegesetz ablöst.