Wärmepumpe mit Erdwärme: die ehrliche Rechnung gegen die Luftwärmepumpe
Eine Wärmepumpe mit Erdwärme ist die effizienteste und leiseste Bauart, die für ein Einfamilienhaus infrage kommt, und zugleich die teuerste in der Anschaffung. Während die Luftwärmepumpe im Februar gegen minus 8 Grad Außenluft arbeitet, zieht die Erdwärmepumpe ihre Wärme aus einem Erdreich, das in wenigen Metern Tiefe das ganze Jahr über bei rund 10 Grad liegt. Genau daher stammt die höhere Jahresarbeitszahl.
Dieser Ratgeber rechnet ehrlich vor, was die Sole-Wasser-Wärmepumpe leistet und was sie verlangt: die beiden Quellenarten Erdsonde und Flächenkollektor, die nötigen Genehmigungen, den Solekreis mit Frostschutz nach VDI 4640, die Entzugsleistung verschiedener Böden, die Förderung und am Ende eine nüchterne Entscheidungstabelle Luft gegen Erdwärme nach Grundstück, Budget und Lärmempfindlichkeit.
Was eine Erdwärmepumpe von der Luftwärmepumpe unterscheidet
Jede Wärmepumpe hebt Umweltwärme auf ein nutzbares Temperaturniveau. Der Unterschied liegt in der Quelle. Die Luftwärmepumpe nimmt die Wärme aus der Außenluft, die Wärmepumpe mit Erdwärme aus dem Boden. Technisch heißt sie Sole-Wasser-Wärmepumpe, weil ein Frostschutzgemisch, die Sole, die Wärme aus dem Erdreich zum Verdampfer trägt.
Der entscheidende Punkt ist die Temperatur der Quelle. Außenluft schwankt zwischen minus 12 und plus 35 Grad, das Erdreich in wenigen Metern Tiefe liegt nahezu konstant bei 8 bis 12 Grad. Je kleiner der Temperaturhub zwischen Quelle und Heizungsvorlauf, desto weniger Strom braucht der Verdichter. Deshalb ist die Erdwärmepumpe im Winter im Vorteil, ausgerechnet dann, wenn geheizt werden muss.
| Merkmal | Erdwärmepumpe (Sole-Wasser) | Luftwärmepumpe (Luft-Wasser) |
|---|---|---|
| Quellentemperatur im Winter | rund 8 bis 12 °C, konstant | minus 12 bis plus 5 °C, schwankend |
| Jahresarbeitszahl (JAZ) | typisch 4,5 bis 5,0 | typisch 3,0 bis 4,0 |
| Betriebsgeräusch außen | keines, kein Außenventilator | Ventilator, 45 bis 60 dB(A) |
| Erschließung | Bohrung oder Erdkollektor nötig | Aufstellung im Freien genügt |
| Investition inkl. Erschließung | rund 25.000 bis 40.000 € | rund 15.000 bis 30.000 € |
Wer noch grundsätzlich zwischen den Bauarten schwankt, findet die Auswahl in unserem Vergleich der besten Wärmepumpe. Wer bereits weiß, dass eine kompakte Außenaufstellung reicht, ist mit einer Monoblock-Wärmepumpe oft schneller und günstiger am Ziel.
JAZ: warum das Erdreich im Winter gewinnt
Die Jahresarbeitszahl (JAZ) ist das Verhältnis aus abgegebener Wärme zu eingesetztem Strom über ein ganzes Jahr. Eine JAZ von 4,8 bedeutet: Aus einer Kilowattstunde Strom werden 4,8 Kilowattstunden Wärme. Der Wert ist keine Laborzahl wie der COP, sondern das reale Betriebsergebnis unter allen Temperaturen des Jahres.
Weil die Erdwärmepumpe auch im Januar aus einer 10-Grad-Quelle schöpft, bleibt ihr Temperaturhub klein und die JAZ hoch. Die Luftwärmepumpe muss im Januar aus minus 5 Grad Luft auf 35 Grad Vorlauf heben, arbeitet dann mit einer Momentan-Leistungszahl um 2,5 und rutscht im Jahresmittel entsprechend nach unten. Beide profitieren gleichermaßen von niedrigen Vorlauftemperaturen, also von einer Flächenheizung.
| Vorlauftemperatur | Wärmeübergabe | Erwartbare JAZ Erdwärme | Erwartbare JAZ Luft |
|---|---|---|---|
| 30 bis 35 °C | Fußbodenheizung | 4,8 bis 5,2 | 3,6 bis 4,2 |
| 40 bis 45 °C | große Heizkörper | 4,0 bis 4,5 | 3,0 bis 3,6 |
| 50 bis 55 °C | Altbau-Heizkörper | 3,2 bis 3,8 | 2,4 bis 3,0 |
Die Zahlen zeigen: Ohne niedrige Vorlauftemperatur verschenkt auch die Erdwärme ihren Vorsprung. Wer über einen Umstieg im Bestand nachdenkt, sollte zuerst die Heizflächen prüfen, wie in unserem Ratgeber zur Wärmepumpe ohne Fußbodenheizung erläutert.
Erdsonde oder Flächenkollektor: die zwei Wärmequellen
Erdwärme lässt sich auf zwei grundsätzlich verschiedenen Wegen erschließen. Die Erdsonde geht in die Tiefe, der Flächenkollektor in die Fläche. Welche Variante möglich ist, entscheidet weniger der Geldbeutel als das Grundstück: seine Größe, seine Geologie und seine Lage zu Wasserschutzgebieten.
| Kriterium | Erdsonde (vertikal) | Flächenkollektor (horizontal) |
|---|---|---|
| Platzbedarf | gering, nur die Bohrpunkte | hoch, 1,5- bis 2-fache Wohnfläche |
| Genehmigung | wasserrechtlich, oft aufwendig | meist nur Anzeige |
| Tiefe | 40 bis 150 m | 1,2 bis 1,5 m unter Frostgrenze |
| Erschließungskosten | hoch, Bohrung 50 bis 100 €/m | mittel, Erdarbeiten per Bagger |
| Effizienz | sehr stabil, tiefengleichmäßig | leicht schwankend, jahreszeitlich |
Erdsonde: Bohrung, Genehmigung und DVGW W 120
Die Erdsonde ist die effizienteste und platzsparendste Variante, aber auch die mit dem größten bürokratischen Aufwand. In eine 40 bis 150 Meter tiefe Bohrung wird ein U-förmiges Kunststoffrohr eingelassen und der Ringraum mit einer wärmeleitenden Suspension verpresst. Durch das Rohr zirkuliert die Sole und nimmt die Erdwärme auf.
Wasserrechtliche Genehmigung und Bohrgenehmigung
Weil eine Bohrung das Grundwasser berührt, ist sie nach Wasserhaushaltsgesetz anzeige- und in aller Regel genehmigungspflichtig. Zuständig ist die untere Wasserbehörde des Landkreises. Sie prüft die Geologie, den Grundwasserschutz und die Lage zu Trinkwassereinzugsgebieten. Rechnen Sie mehrere Wochen bis Monate Vorlauf ein und beauftragen Sie die Genehmigung, bevor Sie den Heizungsvertrag unterschreiben.
Zertifizierter Bohrbetrieb nach DVGW W 120
Die Bohrung darf nur ein Betrieb ausführen, der nach dem Arbeitsblatt DVGW W 120-2 zertifiziert ist. Dieses Regelwerk stellt sicher, dass die durchbohrten Grundwasserstockwerke fachgerecht abgedichtet werden und keine Verbindung zwischen ihnen entsteht. Ein nicht zertifizierter Bohrer ist kein Preisvorteil, sondern ein Haftungs- und Umweltrisiko.
Wasserschutzgebiete
In der Fassungszone (Zone I) und der engeren Schutzzone (Zone II) eines Wasserschutzgebiets sind Erdsondenbohrungen praktisch immer ausgeschlossen. In der weiteren Zone III sind sie oft nur unter Auflagen oder gar nicht möglich. Prüfen Sie die Lage Ihres Grundstücks daher früh. Ist eine Sonde tabu, bleibt der Flächenkollektor, der das Grundwasser nicht durchstößt, oder die Luftwärmepumpe.
Flächenkollektor, Grabenkollektor und Ringgrabenkollektor
Der Wärmepumpe-Erdwärme-Flächenkollektor verlegt die Soleleitung horizontal in 1,2 bis 1,5 Metern Tiefe, also unterhalb der Frostgrenze, aber im Bereich, den Sonne und Regen im Sommer wieder aufladen. Er kommt ohne Tiefbohrung und meist ohne wasserrechtliche Genehmigung aus, verlangt dafür aber viel Fläche.
- Flächenbedarf: rund die 1,5- bis 2-fache beheizte Wohnfläche. 140 m² Wohnfläche brauchen grob 210 bis 280 m² Garten.
- Unverschattet und unbebaut: Über dem Kollektor dürfen keine Terrasse, kein Carport und keine tief wurzelnden Bäume liegen, damit sich der Boden regenerieren kann.
- Grabenkollektor: Statt flächig wird die Leitung in mehrere schmale Gräben gelegt, was die Baggerarbeit reduziert.
Ringgrabenkollektor als moderner Kompromiss
Der Ringgrabenkollektor verbindet die Vorteile beider Welten. Ein Bagger hebt einen schmalen, zwei bis drei Meter tiefen Ringgraben aus, in den die Soleleitung in überlappenden Schlaufen gelegt wird. So nutzt er sowohl die Fläche als auch etwas Tiefe und kommt mit einem Bruchteil der Grundstücksfläche eines klassischen Flächenkollektors aus, ohne die Kosten einer Tiefbohrung. Für mittelgroße Grundstücke ist er häufig die wirtschaftlichste Erdwärmelösung.
Solekreis, Frostschutz und VDI 4640
Der Solekreis ist der geschlossene Kreislauf zwischen Erdreich und Wärmepumpe. Als Wärmeträger dient Wasser mit einem Frostschutzmittel, meist Ethylenglykol oder das ökologisch günstigere Propylenglykol. Die Mischung von rund 25 bis 30 Prozent schützt bis etwa minus 15 Grad, denn die Sole verlässt den Verdampfer kälter als das Erdreich, teils im leicht negativen Bereich.
VDI 4640 und die Entzugsleistung
Die Richtlinie VDI 4640 ist das maßgebliche Regelwerk für die thermische Nutzung des Untergrunds. Sie gibt die zulässige Entzugsleistung je nach Boden vor, damit die Quelle nicht auskühlt. Nasser Fels gibt viel Wärme her, trockener Sand wenig. Diese Werte bestimmen, wie lang die Sonde oder wie groß der Kollektor ausfallen muss.
| Untergrund | Erdsonde (W je Bohrmeter) | Flächenkollektor (W je m²) |
|---|---|---|
| Trockenes Sediment, trockener Sand | rund 20 W/m | 10 bis 15 W/m² |
| Bindiger Boden, feuchter Lehm | rund 35 bis 40 W/m | 20 bis 25 W/m² |
| Wasserführender Fels, gesättigter Kies | rund 50 bis 60 W/m | 30 bis 40 W/m² |
Ein Rechenbeispiel: Ein Haus mit 8 Kilowatt Heizlast entzieht der Quelle etwa 6 Kilowatt, den Rest liefert der Verdichterstrom. Bei 50 W/m Entzugsleistung ergibt das rund 120 Bohrmeter, also eine Sonde von 120 Metern oder zwei Sonden zu je 60 Metern. Wird die Quelle zu knapp bemessen, kühlt das Erdreich über die Jahre aus, die Soletemperatur sinkt und die JAZ fällt. Eine Auslegung mit Reserve ist daher keine Verschwendung, sondern Voraussetzung für dauerhaft hohe Effizienz. Wie sich das auf den Verbrauch auswirkt, zeigt unser Ratgeber wie viel Strom eine Wärmepumpe verbraucht.
BEG-Förderung: für Erdwärme höher
Die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) bezuschusst den Heizungstausch über die BAFA und die KfW. Die Förderung setzt sich aus mehreren Bausteinen zusammen, die sich addieren, gedeckelt auf maximal 70 Prozent der förderfähigen Kosten. Für Erdwärme kommt ein Baustein hinzu, den die Luftwärmepumpe nicht bekommt.
| Förderbaustein | Höhe | Voraussetzung |
|---|---|---|
| Grundförderung | 30 % | für jede förderfähige Wärmepumpe |
| Klimageschwindigkeitsbonus | 20 % | Tausch einer alten fossilen Heizung, selbst genutzt |
| Einkommensbonus | 30 % | zu versteuerndes Haushaltseinkommen bis 40.000 € |
| Effizienzbonus | 5 % | Erdreich, Wasser oder Abwasser als Quelle, oder natürliches Kältemittel |
Genau dieser Effizienzbonus von 5 Prozentpunkten macht Erdwärme rechnerisch attraktiver: Er greift für die Wärmequelle Erdreich automatisch. Förderfähig sind derzeit bis zu 30.000 Euro Investitionskosten je Wohneinheit beim ersten Wohnraum. Wichtig ist die Reihenfolge: Antrag stellen und Förderzusage abwarten, bevor der Liefer- und Leistungsvertrag rechtsverbindlich wird. Eine Luftwärmepumpe erreicht denselben Effizienzbonus nur mit einem natürlichen Kältemittel wie in der R290-Wärmepumpe.
Entscheidung: Luft oder Erdwärme
Die höhere JAZ und der lautlose Betrieb sprechen für die Erdwärme, die deutlich niedrigeren Kosten und die einfache Genehmigung für die Luft. Welche Bauart passt, entscheidet am Ende die konkrete Situation. Die folgende Tabelle fasst die typischen Fälle zusammen.
| Situation | Empfehlung | Begründung |
|---|---|---|
| Neubau, großes Grundstück, kein Wasserschutzgebiet | Erdwärme (Sonde oder Ringgraben) | höchste JAZ, lautlos, Förderplus, lange Nutzungsdauer |
| Kleines Grundstück, dichte Bebauung | Luftwärmepumpe | keine Fläche für Kollektor, Sonde oft nicht genehmigungsfähig |
| Lärmsensible Nachbarschaft, enge Grenzabstände | Erdwärme | kein Außenventilator, kein Schallthema an der Grundstücksgrenze |
| Begrenztes Budget, schneller Tausch nötig | Luftwärmepumpe | 10.000 bis 15.000 € günstiger, keine Bohrgenehmigung |
| Grundstück in Wasserschutzzone I oder II | Luft oder Flächenkollektor | Erdsonde nicht genehmigungsfähig |
Für die Luftvariante lohnt der Blick auf die passende Leistungsklasse, etwa in unserem Ratgeber zur Wärmepumpe mit 10 kW. Wer den Außenschall einer bereits geplanten Luftwärmepumpe senken will, findet Optionen im Text zur Schallschutzhaube.
Typische Fehler
1. Bohren, bevor die Genehmigung da ist
Die wasserrechtliche Genehmigung und die Prüfung auf Wasserschutzgebiete gehören an den Anfang, nicht ans Ende. Wer den Heizungsvertrag unterschreibt und erst dann erfährt, dass keine Sonde zulässig ist, steht vor teuren Planänderungen. Klären Sie die Genehmigungsfähigkeit vor jeder Beauftragung.
2. Die Quelle zu knapp dimensionieren
Eine zu kurze Sonde oder ein zu kleiner Kollektor spart bei der Bohrung, kühlt aber über die Jahre das Erdreich aus. Die Soletemperatur sinkt, die JAZ fällt und der eigentliche Vorteil der Erdwärme schmilzt dahin. Halten Sie die Entzugswerte der VDI 4640 ein und planen Sie mit Reserve.
3. Erdwärme mit alten Heizkörpern und 55 Grad Vorlauf betreiben
Auch die beste Quelle rettet keine JAZ, wenn der Vorlauf auf 55 Grad steht. Ohne niedrige Vorlauftemperatur, also ohne Flächenheizung oder ausreichend große Heizkörper, verschenkt die teure Erdwärmeanlage ihren Effizienzvorsprung gegenüber der günstigeren Luftwärmepumpe.
4. Den nicht zertifizierten Billigbohrer nehmen
Wer bei der Bohrung auf die Zertifizierung nach DVGW W 120 verzichtet, riskiert eine fehlerhafte Abdichtung der Grundwasserstockwerke. Die möglichen Folgen, von versiegender Quelle bis Grundwasserschaden, kosten ein Vielfaches der vermeintlichen Ersparnis.
Vorteile und Nachteile
✓ Vorteile
- Höchste Effizienz aller Bauarten mit einer JAZ von typisch 4,5 bis 5,0
- Nahezu geräuschloser Betrieb, kein Außenventilator und kein Schallthema zur Grundstücksgrenze
- Konstante Quellentemperatur von rund 10 Grad, auch bei strengem Frost
- Zusätzlicher Effizienzbonus von 5 Prozentpunkten in der BEG-Förderung
- Lange Nutzungsdauer, die Erdsonde selbst gilt als jahrzehntelang beständig
✕ Nachteile
- Hohe Erschließungskosten durch Bohrung oder großflächigen Kollektor
- Erdsonde ist wasserrechtlich genehmigungspflichtig und im Wasserschutzgebiet oft ausgeschlossen
- Flächenkollektor braucht die 1,5- bis 2-fache Wohnfläche als unbebauten Garten
- Bohrbetrieb muss nach DVGW W 120 zertifiziert sein, das schränkt die Auswahl ein
- Bei zu knapper Auslegung kühlt das Erdreich aus und die JAZ sinkt über die Jahre
Fazit
Wärmepumpe Erdwärme: teuer erschlossen, dauerhaft effizient und leise
Die Sole-Wasser-Wärmepumpe ist die effizienteste und leiseste Bauart, mit einer JAZ von 4,5 bis 5,0 und ohne Außengeräusch. Der Preis dafür sind hohe Erschließungskosten und ein Genehmigungsprozess. Auf einem passenden Grundstück, mit niedriger Vorlauftemperatur und sauberer Auslegung, ist sie über die Nutzungsdauer die überlegene Wahl.
Klären Sie zuerst, ob Ihr Grundstück eine Sonde oder einen Kollektor zulässt, und lassen Sie die Quelle nach VDI 4640 mit Reserve auslegen. Passt beides nicht, ist die Luftwärmepumpe kein Rückschritt, sondern die vernünftige Alternative, die den Effizienzbonus mit einem natürlichen Kältemittel ebenfalls erreichen kann.
Weiterführende Links und Quellen
- Beste Wärmepumpe im Vergleich, Wärmepumpe 10 kW, Monoblock-Wärmepumpe, R290-Wärmepumpe, Stromverbrauch einer Wärmepumpe
- BAFA, Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG), Einzelmaßnahmen Heizung
- Umweltbundesamt, oberflächennahe Geothermie und Grundwasserschutz
- VDI 4640, Thermische Nutzung des Untergrunds, Blätter 1 und 2
- DVGW W 120-2, Qualifikationsanforderungen für Bohrunternehmen bei Erdwärmesonden
- Unsere Methodik, wie wir bewerten und worauf wir uns stützen
Häufige Fragen
Was ist besser, wärmepumpe mit erdwärme oder mit luft?
Das hängt vom Grundstück ab. Eine Wärmepumpe mit Erdwärme erreicht eine höhere Jahresarbeitszahl von 4,5 bis 5,0 und arbeitet geräuschlos, kostet aber deutlich mehr und braucht Bohrung oder Gartenfläche. Auf einem kleinen Grundstück in einem Wasserschutzgebiet ist sie oft gar nicht genehmigungsfähig. Dann ist die Luftwärmepumpe die praktikable und günstigere Wahl.
Welche JAZ erreicht eine erdwärme wärmepumpe?
Eine gut geplante Sole-Wasser-Wärmepumpe erreicht im Bestand oft eine Jahresarbeitszahl zwischen 4,5 und 5,0. Der Grund ist die konstante Quellentemperatur von rund 10 Grad im Erdreich. Luftwärmepumpen liegen im Jahresmittel meist bei 3,0 bis 4,0, weil ihre Quelle im Winter genau dann am kältesten ist, wenn der Wärmebedarf am höchsten ist.
Wie tief muss man für eine erdwärmepumpe bohren?
Eine Erdsonde reicht typisch 40 bis 150 Meter tief, je nach Wärmebedarf, Geologie und Zahl der Bohrungen. Als Faustwert liefert normal wasserführender Fels rund 50 Watt je Bohrmeter. Ein Einfamilienhaus mit etwa 8 Kilowatt Heizlast braucht daher oft eine Sonde von 100 bis 160 Metern oder zwei kürzere Bohrungen.
Braucht eine erdsonde eine genehmigung?
Ja. Jede Erdsondenbohrung ist nach Wasserrecht anzeigepflichtig und in der Regel genehmigungspflichtig, weil sie das Grundwasser berührt. Zuständig ist die untere Wasserbehörde. Die Bohrung darf nur ein nach DVGW W 120 zertifizierter Betrieb ausführen. In der engeren Schutzzone eines Wasserschutzgebiets wird eine Erdsonde meist gar nicht erst genehmigt.
Wie viel Fläche braucht ein wärmepumpe erdwärme flächenkollektor?
Ein Flächenkollektor braucht ungefähr die 1,5- bis 2-fache Fläche der beheizten Wohnfläche. Für ein Haus mit 140 Quadratmetern Wohnfläche sind das grob 210 bis 280 Quadratmeter Garten. Die Fläche muss unbebaut, unverschattet und darf nicht überbaut oder tief bepflanzt werden, weil der Boden sich über die Sonneneinstrahlung und den Regen regenerieren muss.
Was ist ein Ringgrabenkollektor?
Der Ringgrabenkollektor ist ein moderner Kompromiss zwischen Sonde und Flächenkollektor. Ein Bagger hebt einen schmalen, mehrere Meter tiefen Graben aus, in den die Soleleitung in Schlaufen gelegt wird. Er braucht deutlich weniger Grundstücksfläche als der klassische Flächenkollektor und keine teure Tiefbohrung, eignet sich also gut für mittelgroße Grundstücke.
Ist erdwärme im Betrieb günstiger als eine luftwärmepumpe?
Ja, meist spürbar. Eine höhere Jahresarbeitszahl bedeutet weniger Strom je Kilowattstunde Wärme. Bei einer JAZ von 4,8 statt 3,6 sinkt der Stromverbrauch rechnerisch um rund ein Viertel. Ob sich das gegen die hohen Erschließungskosten rechnet, hängt von Wärmebedarf, Strompreis und Nutzungsdauer ab. Wie viel Strom eine Anlage zieht, zeigt unser Ratgeber dazu.
Kann die Erde durch die Wärmepumpe einfrieren?
Bei falscher Auslegung ja. Wird der Quelle über Jahre mehr Wärme entzogen, als über Sonne, Regen und Erdwärmestrom nachfließt, kühlt der Boden dauerhaft aus und die JAZ sinkt. Deshalb schreibt die VDI 4640 an die maximale Entzugsleistung und die jährlichen Betriebsstunden. Eine seriöse Planung dimensioniert die Sonde oder den Kollektor mit Reserve.
Wie hoch ist die Förderung für eine erdwärmepumpe?
Über die BEG-Einzelmaßnahmen sind bis zu 70 Prozent der förderfähigen Kosten möglich. Erdwärme profitiert zusätzlich vom Effizienzbonus von 5 Prozentpunkten für Erdreich als Wärmequelle. Förderfähig sind derzeit bis zu 30.000 Euro Investitionskosten je Wohneinheit beim ersten Wohnraum. Antragstelle ist die BAFA beziehungsweise die KfW, je nach Programmteil.
Braucht eine Sole-Wasser-Wärmepumpe ein Außengerät?
Nein, und das ist ihr großer Vorteil in dichter Bebauung. Die gesamte Technik steht im Haus, es gibt keinen Außenventilator und damit praktisch keine Betriebsgeräusche für die Nachbarschaft. Wo eine Luftwärmepumpe eine Schallschutzhaube oder einen Mindestabstand zur Grundstücksgrenze braucht, entfällt dieses Thema bei der Erdwärme vollständig.