Obwohl ein zertifiziertes Passivhaus den Raumwärmebedarf drastisch auf maximal 15 kWh/(m²a) senkt, entscheidet die Wahl des Wärmeerzeugers für Heizung und Trinkwarmwasser über die Gesamtökologie und den Primärenergiebedarf (Qp). Luft-Wasser-Wärmepumpen verlieren ausgerechnet bei tiefen Minusgraden an Effizienz. Erdwärmepumpen (Sole-Wasser) nutzen dagegen das konstante Temperaturniveau des tiefen Erdreichs. Nach Richtlinie VDI 4640 dimensionierte Erdsondenbohrungen ermöglichen in Kombination mit dem SerVilla Leichtbaustahlsystem Spitzenwirkungsgrade im Winter und nahezu stromlose passive Kühlung im Hochsommer.
1. Thermodynamische Vorteile & Jahresarbeitszahl (JAZ)
Unterhalb von 15 bis 20 Metern Tiefe herrscht in mitteleuropäischen Böden ganzjährig eine konstante Temperatur von 10 °C bis 12 °C:
- Verhalten bei Auslegungstemperatur (-10°C): Während Luft-Wärmepumpen bei Frost einen COP von 2,2 bis 2,6 aufweisen, arbeitet die Sole-Wasser-Wärmepumpe mit der 10 °C warmen Erdsole mit einem COP ≥ 4.8 - 5.4.
- Jahresarbeitszahl: Im realen Ganzjahresbetrieb erzielen Erdsondenanlagen eine JAZ ≥ 4.8 - 5.5, was den Reststrombedarf gegenüber Luftsystemen um weitere 30 bis 40 % senkt.
2. Sondenstatik und Geologie nach VDI 4640
Die Sondenbemessung richtet sich nach den spezifischen Entzugsleistungen des Untergrunds:
- Entzugsleistung pro Meter Bohrtiefe (qE): Trockene Sedimente liefern 25 bis 35 W/m, bindige Tone 45 bis 55 W/m, wasserführende Granite und Kalke 65 bis 85 W/m.
- Doppel-U-Sonden (PE100-RC): Die werkseitig druckgeprüften Sondenrohre werden in 80 bis 150 Meter tiefe Bohrlöcher eingebracht.
- Hinterfüllung nach WHG: Die Ringraumverpressung erfolgt mit thixotropem Bentonit-Zement-Gemisch (λ ≥ 2.0 W/(m·K)). Dies sichert perfekten Wärmeübergang und schützt das Grundwasser dauerhaft.
3. Passive Kühlung („Natural Cooling“)
Im Sommer bleibt der Kältekreislauf der Wärmepumpe komplett abgeschaltet:
- Funktionsweise: Lediglich die Hocheffizienz-Umwälzpumpe läuft mit ca. 30 Watt Leistungsaufnahme. Die Kühle des Erdreichs wird über einen Edelstahl-Plattenwärmetauscher direkt in die Fußboden- oder Deckenkühlung übertragen.
- Leistungszahl: Der Kühlwirkungsgrad erreicht EER > 25 - 35, was einer Energieeinsparung von 95 % gegenüber konventionellen Klimageräten entspricht.
- Regeneration des Erdreiches: Die aus dem Haus entzogene Wärme wird ins Erdreich rückgeführt, hebt dessen Temperaturniveau an und steigert die Heiz-Effizienz im folgenden Winter.
| Kennwert | Erdkollektor (1,5 m Tiefe) | Tiefenerdsonde (80 – 150 m) | Luft-Wasser-Wärmepumpe | SerVilla Standard |
|---|---|---|---|---|
| Soletemperatur | -2°C bis +18°C | +10°C bis +12°C konstant | -15°C bis +38°C | Tiefenerdsonde |
| Grundstücksbedarf | 200 – 400 m² Freifläche | Punktuell (Bohrpunkt 15 cm) | Kein Erdbedarf | Tiefenerdsonde (Schonung des Gartens) |
| Schallemission im Außenbereich | Vollkommen lautlos | Vollkommen lautlos (0 dB) | 45 – 55 dB(A) Ventilatorlärm | 100 % lautlos im Außenraum |
| Lebensdauer | 30 – 50 Jahre | Sonde > 100 Jahre wartungsfrei | 12 – 15 Jahre | Sonde 100 Jahre, WP 25 Jahre |
4. Keine TA-Lärm-Konflikte im Wohngebiet
Immer strengere Grenzwerte der TA Lärm (z. B. 35 dB(A) nachts in reinen Wohngebieten) machen Außenlüfter von Luftwärmepumpen zum Baugenehmigungsrisiko. Die Sole-Wasser-Technik arbeitet vollkommen ohne Außengerät. Im Technikraum ist das Kompaktgerät elastisch schwingungsentkoppelt montiert.
