Wasser-Wasser-Wärmepumpe: Energie aus dem Grundwasser
Wasser-Wasser-Wärmepumpen gehören zu den effizientesten Heizsystemen, da sie die nahezu konstante Temperatur des Grundwassers als Energiequelle nutzen.
Die Technologie ermöglicht eine nachhaltige Beheizung von Gebäuden mit besonders hoher Effizienz. Doch wie genau funktioniert eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe? Welche Voraussetzungen müssen für ihre Nutzung erfüllt sein, und welche Vorteile bringt sie im Vergleich zu anderen Wärmepumpensystemen?
Sie haben die Fragen, wir die Antworten!
Das Wichtigste in Kürze
- Wasser-Wasser-Wärmepumpen nutzen das Grund- oder Oberflächenwasser als Wärmequelle.
- Sie warten mit der höchste Effizienz unter den Wärmepumpen auf.
- Die Genehmigungsanforderungen sind hoch und Standortabhängigkeit ist streng reguliert.
- Die Kombination mit Photovoltaik zur weiteren Kostenreduzierung ist möglich.
- Staatliche Förderungen sind unter bestimmten Voraussetzungen verfügbar.
Funktionsweise einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Prinzip der Wasserwärmenutzung
Wasser-Wasser-Wärmepumpen nutzen die thermische Energie von Grund- oder Oberflächenwasser, um Gebäude effizient zu beheizen. Da Wasser im Vergleich zur Luft oder zum Erdreich eine sehr konstante Temperatur aufweist, bleibt die Leistung der Wärmepumpe über das gesamte Jahr hinweg stabil.
Über ein Fördersystem wird das Wasser aus einem Entnahmebrunnen gepumpt, durch einen Wärmetauscher geleitet und danach in einen Schluckbrunnen zurückgeführt. In diesem Prozess wird dem Wasser Wärme entzogen und auf ein höheres Temperaturniveau gebracht, sodass sie für Heizung und Warmwasserbereitung genutzt werden kann.
Bestandteile und technische Komponenten
Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe besteht aus mehreren zentralen Komponenten:
- Entnahmebrunnen: Fördert das Grundwasser aus einer geeigneten Tiefe.
- Wärmetauscher: Überträgt die gewonnene Wärme auf das Kältemittel der Wärmepumpe.
- Verdichter: Erhöht den Druck des erwärmten Kältemittels, wodurch dessen Temperatur steigt.
- Kondensator: Gibt die erzeugte Wärme an das Heizsystem ab.
- Schluckbrunnen: Leitet das abgekühlte Wasser wieder in das Erdreich zurück
Effizienz und Jahresarbeitszahl
Die Effizienz einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe wird durch die Jahresarbeitszahl (JAZ) ausgedrückt, die das Verhältnis von erzeugter Heizenergie zu eingesetztem Strom angibt.
Dank der konstanten Wassertemperaturen erreichen Wasser-Wasser-Wärmepumpen eine besonders hohe JAZ von bis zu 5. Bedeutet: Die Pumpe erzeugt aus einer Einheit Strom bis zu fünf Einheiten Wärme.
Entscheidend für die Effizienz sind Faktoren wie die Temperatur des Grundwassers, die Qualität der Brunnenanlage sowie die optimale Dimensionierung des gesamten Systems.
Vorteile und Nachteile
Vorteile
- Hohe Effizienz: Durch die konstanten Temperaturen des Grundwassers erreicht die Wasser-Wasser-Wärmepumpe eine überdurchschnittlich hohe Jahresarbeitszahl (JAZ).
- Geringe Betriebskosten: Aufgrund des hohen Wirkungsgrades benötigt die Anlage vergleichsweise wenig Strom.
- Umweltfreundlich: Da keine fossilen Brennstoffe verbrannt werden, reduziert die Wärmepumpe CO₂-Emissionen und trägt aktiv zum Klimaschutz bei.
- Ganzjährig stabile Leistung: Die Leistung der Wasser-Wasser-Wärmepumpe bleibt über das gesamte Jahr hinweg konstant.
- Möglichkeit zur passiven Kühlung: Im Sommer kann die Wärmepumpe genutzt werden, um das Gebäude durch das kühle Grundwasser zu temperieren.
Nachteile
- Hoher Planungsaufwand: Die Installation einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe erfordert eine genaue Standortanalyse.
- Genehmigungspflicht: In vielen Regionen sind wasserrechtliche Genehmigungen erforderlich.
- Hohe Anfangsinvestitionen: Die Kosten für Brunnenbohrungen und die Erschließung der Wasserquelle machen diese Wärmepumpenart teurer als andere Systeme.
- Wartungsaufwand für die Wasserqualität: Da Grundwasser etwaige Partikel oder gelöste Stoffe enthalten kann, sind regelmäßige Kontrollen und gegebenenfalls Filteranlagen notwendig.
- Standortabhängigkeit: Nicht jeder Standort eignet sich für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe.
Planung und Installation
Voraussetzungen für die Nutzung
Die Installation einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe setzt bestimmte geologische und wasserrechtliche Bedingungen voraus. Grundvoraussetzung ist eine geeignete Wasserquelle mit ausreichender Fördermenge und Qualität. Zeitgleich muss das Grundstück über genug Platz für die notwendigen Brunnenbohrung verfügen.
Genehmigungen und rechtliche Vorgaben
Da Wasser-Wasser-Wärmepumpen auf die Nutzung von Grund- oder Oberflächenwasser angewiesen sind, unterliegen sie strengen gesetzlichen Bestimmungen.
In Deutschland ist eine wasserrechtliche Genehmigung erforderlich, die von der zuständigen Wasserbehörde erteilt wird. Die Genehmigung stellt sicher, dass der Eingriff in das Grundwasser keine negativen ökologischen Auswirkungen hat. Neben der Genehmigungspflicht müssen auch Mindestabstände zu Nachbargrundstücken und Trinkwasserschutzgebieten eingehalten werden.
Ein frühzeitiger Austausch mit den zuständigen Behörden hilft, Verzögerungen im Genehmigungsprozess zu vermeiden.
Bohrungen und technische Anforderungen
Für den Betrieb einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe sind mindestens zwei Brunnen notwendig: Entnahme- und Schluckbrunnen.
Die Tiefe und der Durchmesser der Bohrungen hängen von
- der Wassermenge,
- der Bodenbeschaffenheit
- und der Wärmepumpenleistung ab.
Eine sorgfältige hydrogeologische Untersuchung stellt sicher, dass das geförderte Wasser ausreichend verfügbar ist und nach der Nutzung problemlos ins Erdreich zurückgeführt werden kann.
Zudem müssen Filter- und Sicherheitssysteme installiert werden, um eine einwandfreie Funktion und Langlebigkeit der Anlage zu gewährleisten. Die Installation sollte stets von einem spezialisierten Fachbetrieb durchgeführt werden, um die Betriebssicherheit zu garantieren.
Wirtschaftlichkeit und Fördermöglichkeiten
Anschaffungs- und Betriebskosten
Die Investitionskosten für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe sind im Vergleich zu anderen Wärmepumpensystemen höher.
Neben der eigentlichen Wärmepumpe fallen Kosten für die Bohrungen und die Errichtung der Brunnenanlage an. Die Preisspanne variiert je nach Bodenbeschaffenheit und Wasserverfügbarkeit. Dennoch gleichen sich die höheren Anfangskosten langfristig durch die geringen Betriebskosten aus. Dank der hohen Effizienz und der stabilen Wassertemperaturen benötigt das System deutlich weniger Strom als andere Wärmepumpentypen. Dadurch sind die monatlichen Energiekosten niedrig und die Anlage amortisiert sich über die Jahre.
Vergleich mit anderen Wärmepumpenarten
Im Vergleich zu Luft-Wasser-Wärmepumpen bieten Wasser-Wasser-Systeme eine konstant hohe Effizienz, da die Temperatur des Wassers über das ganze Jahr hinweg relativ stabil bleibt. Während Luft-Wärmepumpen bei niedrigen Außentemperaturen an Effizienz verlieren, bleibt die Leistung einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe unverändert hoch. Sole-Wasser-Wärmepumpen, die Erdwärme nutzen, erreichen ebenfalls eine hohe Effizienz, sind jedoch mit umfangreichen Erdarbeiten verbunden.
Falls Sie über eine geeignete Wasserquelle verfügen, können Sie mit einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe die effizienteste Lösung für nachhaltiges Heizen nutzen.
Staatliche Förderprogramme
Da Wasser-Wasser-Wärmepumpen einen wichtigen Beitrag zur Reduktion von CO₂-Emissionen leisten, werden sie in Deutschland durch verschiedene Förderprogramme unterstützt.
Die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) bietet Zuschüsse oder zinsgünstige Kredite für die Anschaffung und Installation. Auch einzelne Bundesländer und Kommunen stellen zusätzliche Fördermittel zur Verfügung.
Wer von den finanziellen Anreizen profitieren möchte, sollte sich frühzeitig über die aktuellen Fördermöglichkeiten informieren und die notwendigen Anträge vor Beginn der Baumaßnahmen einreichen.
Wartung und Lebensdauer
Wartungsanforderungen
Damit eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe über viele Jahre hinweg zuverlässig arbeitet, sind regelmäßige Wartungen unerlässlich.
Besonders wichtig ist die Überprüfung der Brunnenanlage, da Ablagerungen oder Verschmutzungen die Wasserzufuhr beeinträchtigen können. Filter sollten in festgelegten Intervallen gereinigt oder ausgetauscht werden, um eine reibungslose Funktion zu gewährleisten.
Zudem empfiehlt es sich, die Wärmepumpe selbst jährlich von einem Fachbetrieb warten zu lassen. Dabei werden zentrale Komponenten wie der Verdichter, der Wärmetauscher und die Umwälzpumpe überprüft.
Eine gut gewartete Anlage arbeitet nicht nur effizienter, sondern hat auch eine längere Lebensdauer.
Typische Lebensdauer und Austauschintervalle
Die Lebensdauer einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe liegt in der Regel zwischen 20 und 30 Jahren – sofern sie regelmäßig gewartet wird.
Besonders langlebig sind die Brunnenanlagen. Der Entnahme- und der Schluckbrunnen können bei fachgerechter Installation und Nutzung mehrere Jahrzehnte ohne größere Probleme bestehen.
Einzelne Komponenten der Wärmepumpe können nach etwa 15 bis 20 Jahren Verschleißerscheinungen zeigen und müssen gegebenenfalls ausgetauscht werden – etwa der Verdichter.
Eine frühzeitige Inspektion und gegebenenfalls ein rechtzeitiger Austausch von Verschleißteilen helfen, teure Reparaturen zu vermeiden und den Betrieb der Anlage dauerhaft sicherzustellen.
Wasser-Wasser-Wärmepumpe und Photovoltaik
Synergien zwischen PV-Anlage und Wärmepumpe
Die Kombination einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage ist besonders sinnvoll, da beide Technologien auf erneuerbare Energien setzen.
Während die Wärmepumpe die konstante Temperatur des Grundwassers nutzt, liefert die PV-Anlage den notwendigen Strom für den Betrieb. Dadurch wird die Wärmepumpe weitgehend autark und der Bezug von Netzstrom minimiert. Das erhöht nicht nur die Wirtschaftlichkeit der Anlage, sondern reduziert auch die CO₂-Emissionen und macht das Heizsystem noch nachhaltiger.
Optimierung des Eigenverbrauchs
Eine intelligente Steuerung ermöglicht die Anpassung des Betrieb der Wärmepumpe an die Stromerzeugung der PV-Anlage. In Zeiten hoher Solarstromproduktion kann die Wärmepumpe gezielt genutzt werden, um Wärme zu speichern – die dann zu einem späteren Zeitpunkt abgerufen wird. So kann der Eigenverbrauch des Solarstroms maximiert und die Abhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz weiter reduziert werden.
Wirtschaftliche und ökologische Vorteile
Die Kombination von Wasser-Wasser-Wärmepumpe und Photovoltaikanlage bietet erhebliche wirtschaftliche Vorteile. Durch die Nutzung selbst erzeugten Stroms sinken die Energiekosten langfristig. Zudem gibt es verschiedene Förderprogramme, die den Einbau beider Technologien finanziell unterstützen.
Fazit
Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist eine der effizientesten und nachhaltigsten Heiztechnologien auf dem Markt. Sie nutzt die konstante Temperatur des Grundwassers, um Gebäude zuverlässig und kostengünstig zu beheizen. Trotz hoher Anfangsinvestitionen und Genehmigungsanforderungen überzeugt die Wärmepumpenart langfristig mit niedrigen Betriebskosten und bietet die Möglichkeit zur Kombination mit Photovoltaik. Besonders für gut geeignete Standorte stellt sie eine zukunftssichere Lösung dar, die Umweltfreundlichkeit mit hoher Effizienz verbindet.
FAQ
Ja, eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe kann auch in Bestandsgebäuden eingesetzt werden – sofern die baulichen und technischen Voraussetzungen gegeben sind. Eine ausreichende Dämmung des Gebäudes verbessert die Effizienz. Außerdem muss geprüft werden, ob auf dem Grundstück eine geeignete Wasserquelle für den Betrieb der Anlage vorhanden ist.
Die Betriebskosten einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe sind vergleichsweise niedrig, da sie eine hohe Effizienz aufweist und nur wenig Strom benötigt. Die monatlichen Kosten hängen von der Größe der Anlage, der Wasserqualität und dem individuellen Wärmebedarf ab. Zusätzliche Kosten können für die Wartung der Brunnenanlage und eventuelle Filterreinigungen anfallen.
Ja, viele Wasser-Wasser-Wärmepumpen bieten eine sogenannte passive Kühlfunktion. Dabei wird das kühle Grundwasser genutzt, um die Raumtemperatur im Sommer zu senken. Diese Art der Kühlung ist besonders energieeffizient, da sie ohne zusätzlichen Stromverbrauch auskommt. Einige Modelle ermöglichen auch eine aktive Kühlung, bei der die Wärmepumpe wie eine Klimaanlage arbeitet.
Wenn ein Standort nicht über ausreichend Wasserressourcen verfügt oder sich in einem Wasserschutzgebiet befindet, können alternative Wärmepumpensysteme in Betracht gezogen werden. Luft-Wasser-Wärmepumpen sind eine flexible Option, da sie keine Erdbohrungen benötigen. Sole-Wasser-Wärmepumpen, die Erdwärme nutzen, sind eine weitere Möglichkeit, erfordern jedoch Tiefenbohrungen oder großflächige Erdkollektoren. Die Wahl des passenden Systems hängt von den Standortbedingungen und den individuellen Anforderungen ab.
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Katharina Kreidenweis
Leitung Vertrieb
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