Von den Sonden zur fertigen Heizung: Einbau und Inbetriebnahme meiner Erdsonden-Wärmepumpe

In Teil 1 meiner Wärmepumpen-Serie habe ich beschrieben, wie ich mich überhaupt für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdsonde entschieden habe, und in Teil 2 ging es um die Bohrung. Am Ende von Teil 2 steckten zwei unscheinbare Rohrenden im Vorplatz, die künftige Quelle meiner Heizwärme. In diesem dritten Teil wird daraus eine fertige, laufende Heizung. Es geht um den Graben, den Anschluss der Sonden, den Einbau der Wärmepumpe und die Inbetriebnahme, und am Schluss gibt es einen ersten, ehrlichen Blick auf die Effizienz.

Vom Rohrende ins Haus

Als Erstes war der Gärtner am Zug. Er legte einen Graben frei, der beide Sonden vom Vorplatz durch die Garage bis zur Hauswand führt. Einen eleganten Kniff konnten wir uns dabei sparen: Statt einer neuen Kernbohrung haben wir den alten Mauerdurchlass der bisherigen Luft-Wasser-Wärmepumpe als Eintritt genutzt. Eine Öffnung weniger in der Gebäudehülle, das freut mich als Technik-Nerd ebenso wie den Baumeister.

Während der Gärtner grub, hat die Installationsfirma Veil Haustechnik AG die alte Stiebel Eltron WPL 18 ausgebaut, und zwar als ganzes Gerät, das sie mit in die Firma genommen hat. Dort konnte das Kältemittel anschliessend fachgerecht und kontrolliert abgesaugt werden, statt vor Ort im Technikraum. Sauberer geht es kaum. Das Kältemittel wird übrigens dann auch für Reparaturen an anderen laufenden Geräten wiederverwendet, sehr nachhaltig.

Dann wurden die beiden Erdsonden zusammengeschlossen. An der Hauswand, direkt beim Eintritt, sitzt ein Gerotherm-Verteiler. Das Schöne daran: Ins Haus gehen nur noch ein einziger Sole-Eintritt und ein Sole-Austritt. Über den Verteiler an der Wand lässt sich der hydraulische Abgleich so einstellen, dass beide Sonden etwa gleich stark belastet werden. Dies auf Grund leicht unterschiedlichen Bohrtiefen. Das schont die Sonden und sorgt langfristig für eine gleichmässige Entnahme aus dem Erdreich.

Die neue Maschine: alpha innotec SWCV mit Propan

Jetzt darf ich die Maschine auch beim Namen nennen: Es ist eine alpha innotec SWCV, eine Sole-Wasser-Wärmepumpe mit dem natürlichen Kältemittel R290 (Propan). Konkret fahre ich das Modell SWCV 63K1/3, also die Variante, die auch passiv kühlen kann (Free-Cooling). Die Maschine arbeitet mit einem leistungsgeregelten Verdichter, der sich dem tatsächlichen Bedarf anpasst, statt stur ein und aus zu schalten, und erreicht bei Bedarf Vorlauftemperaturen bis 75 Grad. In meinem Fall mit Bodenheizung und ohne Warmwasser natürlich nicht nötig.

Spannend finde ich den Vergleich mit meiner Planung aus Teil 1. Dort war von einer Sole-Wasser-Wärmepumpe mit rund 6 bis 8 kW Leistung und einer Erdsondenbohrung von etwa 150 bis 170 Metern die Rede. Geworden sind es nun zwei Bohrungen à 80 Meter und eine ait mit 6 kW. Nach den beiden letzten, von mir ziemlich genau analysierten Wintern reichen diese 6 kW problemlos. Und genau das war mir wichtig: Ich wollte auf keinen Fall eine zu gross dimensionierte Maschine. Eine überdimensionierte Wärmepumpe taktet mehr, läuft weniger sauber und ist am Ende weniger effizient.

Die Dimensionierung habe ich bewusst von mehreren Seiten abgesichert. Die Energieberatung hatte bereits Vorgaben gemacht, und mit meinen eigenen Verbrauchsdaten und Hochrechnungen kam ich auf einen sehr ähnlichen Wert, den dann auch Matthias Steger von Veil Haustechnik bestätigte. Dieser hat die rund 11’000 kWh Wärmebedarf nochmals durch sein Tool rechnen lassen und landet bei 6,1 kW Heizleistung, und zwar inklusive zwei Stunden Sperrzeit (durch den VNB) und einer kleinen Reserve von rund 5 Prozent. Drei unabhängige Wege, ein Ergebnis, das mir ein ruhiges Gefühl gibt.

Die SWCV passt in diesem Sinn perfekt, sie erfüllt zudem meine Anforderungen an Free-Cooling im Sommer, hat bereits Propan als Kältemittel und bedarf keines speziellen Schutzkonzepts, durch die geringe Füllmenge von 150g.

Noch ist das keine Selbstverständlichkeit: Viele Hersteller führen bisher gar keine Erdsonden-Maschinen mit R290. In meiner Endauswahl blieben am Ende zwei Modelle, die beide gepasst hätten. Entschieden habe ich mich für die ait, und zwar aus drei Gründen. Erstens die sehr gute Schnittstelle Luxtronik 2.1 mit SHI, die mir für die Anbindung an Solar Manager viel Spielraum lässt. Zweitens das bereits integrierte Free-Cooling, das bei anderen Modellen oft extern und mit Zusatzkosten verbunden ist. Und drittens, dass die Leistung ohne Umwege genau zu meinem Haus passt. Perfekt Match quasi!

R290 ohne aufwendiges Sicherheitskonzept

Ein Punkt, der mich besonders fasziniert hat: Trotz Innenaufstellung im Technikraum braucht diese Maschine kein Lüftungs- oder Sicherheitskonzept. Der Grund ist die sehr kleine Kältemittelmenge. Propan ist zwar brennbar, aber in der SWCV 63K1/3 stecken genau 150 Gramm davon. Das ist kein Zufall: Für geschlossene Räume liegt der normative Grenzwert bei exakt 150 Gramm Kältemittel pro Modul, und bis zu diesem Wert sind keine zusätzlichen Massnahmen wie Gasdetektoren, mechanische Lüftung oder Mindestraumvolumina nötig. Die Maschine ist genau auf diese Grenze ausgelegt und vom Hersteller für die Innenaufstellung ohne Lüftungskonzept freigegeben. Das macht den Einbau im Bestand deutlich einfacher.

Warum kein Pufferspeicher

Die Frage, die auf LinkedIn am meisten zu reden gab, war die nach dem Pufferspeicher. Meine Antwort: Ich habe bewusst keinen eingebaut. Die Empfehlung kam aus der Impulsberatung von Oliver Joss, und ich zitiere ihn hier gerne, weil er es treffend auf den Punkt bringt:

«Ich habe mir das Haus von Hans vorher etwas genauer angeschaut und habe dann eine Lösung ohne Puffer empfohlen. Bei Fussbodenheizung, wo nicht jeder Kreis geregelt wird, und einer Invertermaschine geht das problemlos. Diese Anlagen liefern meines Erachtens die höchsten JAZ-Werte. Pufferspeicher werden bei Sole-Maschinen auch gerne zur Sicherheit eingebaut, das verstehe ich seitens Hersteller und Installateur. Wenn man die Hydraulik im Griff hat, dann kann man auf den Puffer verzichten.»

Genau an diesem «die Hydraulik im Griff haben» habe ich angesetzt. Ich habe im Technikraum gleich alle Vor- und Rücklaufleitungen ersetzen lassen und auch die beiden Verteiler der Fussbodenheizung durch neue Modelle getauscht. Bei diesen ist der Durchfluss pro Kreis sichtbar, und sie wären für Stellventile vorbereitet. Mein aktueller Entscheid ist aber, mit einem guten thermischen Abgleich zu arbeiten und auf die Ventile zu verzichten. Weniger Komponenten, weniger Regeleingriffe, tiefere Temperaturen, und damit die beste Voraussetzung für eine hohe Jahresarbeitszahl.

Einbau, Befüllung und Elektrik

Die Wärmepumpe wurde nach unseren Herbstferien geliefert und innerhalb einer Woche in Betrieb genommen. Die Heizungsmonteure haben alle Rohre verlegt, die Fussbodenheizkreise mit demineralisiertem Wasser und die Erdsonde mit Glykol befüllt. Das alles war in rund drei Tagen erledigt. Danach kam der Elektriker, hat die Maschine angeschlossen und korrekt verdrahtet.

Ein Detail am Rande, das mich ehrlich gefreut hat: Der Aussenfühler der alten Maschine sass an der Westfassade, was für eine Temperaturmessung denkbar ungünstig ist. Für die neue Lösung habe ich eine Nordfassade gesucht und sie am Carport gefunden, wo zum Glück noch ein Leerrohr lag. Passt perfekt, und die Maschine bekommt endlich eine ehrliche Aussentemperatur.

Ebenfalls bemerkenswert: Die SWCV ist so effizient und leistungsarm, dass sie im normalen Heizbetrieb nur einphasig läuft. Einen Drehstromanschluss verlangt einzig das Zusatzheizelement, das im Normalbetrieb aber gar nicht gebraucht wird.

Dämmen gegen Kondensat

Einen Tag nach der Inbetriebnahme kam noch die Isolationsfirma. Alle Leitungen des Soleteils, aussen wie innen, wurden mit Armaflex gedämmt, und anschliessend auch die Heizungsrohre. Das hat nicht nur mit Wärmeverlusten zu tun, sondern vor allem mit Kondensat. Die Soleleitung ist im Winter deutlich kälter als die Raumluft und würde ungedämmt Schwitzwasser bilden. Und sobald im Sommer der Kühlbetrieb läuft, führen auch die Heizungsrohre kaltes Wasser, dann kondensiert es dort. Eine saubere, lückenlose Dämmung ist also keine Kür, sondern Pflicht, wenn man sich nicht dauerhaft Nässe und Tropfen im Technikraum einhandeln will.

Messen, was man steuern will

Damit ich nicht nur ein gutes Gefühl habe, sondern echte Zahlen, hängt die neue Wärmepumpe wieder am NeoVac Supercal 5. Damit messe ich den Wärmebedarf des Hauses exakt. Den dazugehörigen Stromverbrauch erfasse ich über einen geeichten smart-me-Zähler. Aus diesen beiden Grössen lässt sich die Effizienz der Maschine sauber und nachvollziehbar berechnen, und genau das ist die Basis für die Winter-Auswertungen, die ich hier noch bringen will.

Inbetriebnahme und Steuerung

Die Inbetriebnahme durch ait Schweiz erfolgte exakt eine Woche nach der Lieferung und war in 2,5 Stunden erledigt. Alles geprüft, und die Maschine schnurrte danach wie ein Kätzchen. Die Heizkurve haben wir vorerst auf Minergie-Standard eingestellt und prüfen nun, ob das reicht. Aktuell bin ich da positiv gestimmt.

Bei der Inbetriebnahme habe ich zudem sofort Modbus aktivieren lassen, sodass Solar Manager bereits auf die Maschine zugreift. Bewusst aber vorerst nur passiv: In den ersten zwei bis drei Betriebswochen lasse ich die Wärmepumpe nicht durch Solar Manager optimieren. So kann ich die Heizkurve und die Grundeinstellungen in Ruhe prüfen und die Anlage sauber einregeln, bevor die PV-Überschuss-Steuerung übernimmt.

Erster Blick auf die Effizienz

Ein paar Zahlen will ich schon teasern, auch wenn es für ein echtes Urteil viel zu früh ist. Seit der Inbetriebnahme liegt der COP bei rund 7,6. Das ist ein beeindruckender Wert, aber er stammt aus der milden Übergangszeit, in der die Sole noch warm und der Heizbedarf tief ist. Die ehrliche Winter-Jahresarbeitszahl wird tiefer liegen, das ist bei jeder Wärmepumpe so. Für den echten Vergleich zur alten Maschine und die Winter-JAZ braucht es eine ganze Heizperiode, und die gibt es dann in einem eigenen Beitrag im nächsten Frühling…

Free-Cooling und die Regeneration der Erdsonde

Für mich war die Erdsonde nicht nur eine Frage des Heizens, sondern auch des Kühlens. Die SWCV beherrscht Free-Cooling, also passives Kühlen. Dabei läuft der Verdichter gar nicht. Die Kälte aus dem Erdreich wird über einen Plattentauscher auf das Heizungswasser übertragen, das wie im Heizbetrieb durch die Fussbodenheizung zirkuliert. Die Sole bleibt also in ihrem eigenen Kreis. Das kostet fast keinen Strom, nur die Umwälzpumpen laufen, und nimmt an heissen Tagen spürbar Spitzen aus den Räumen.

Der eigentlich elegante Teil ist aber, was dabei im Untergrund passiert. Beim Kühlen führe ich die Wärme aus dem Haus zurück ins Erdreich und lade die Sonden im Sommer damit wieder etwas auf. Über die Heizsaison kühlt der Boden rund um die Sonden langsam aus, der sommerliche Wärmeeintrag wirkt dem entgegen und regeneriert die Quelle. Das hält die Sondentemperaturen über die Jahre stabiler und kommt am Ende der Effizienz im Winter zugute. Kühlen im Sommer und effizienter heizen im Winter sind hier also kein Widerspruch, sondern zwei Seiten derselben Medaille.

Was ich als Nächstes vorhabe

Noch läuft die Maschine bewusst ohne Eingriffe von aussen. Sobald die Grundeinstellungen sitzen, übernimmt Solar Manager aktiv. Dann geht es darum, PV-Überschuss gezielt in Wärme zu verschieben, also die Wärmepumpe vorzugsweise dann laufen zu lassen, wenn die Sonne ohnehin mehr liefert, als das Haus gerade braucht. Konkret heisst das, den Vorlauf in sonnigen Stunden etwas anzuheben und die Fussbodenheizung als trägen Wärmespeicher zu nutzen.

Ein weiterer Schritt wäre die Verbindung zu einem dynamischen Stromtarif. Einen solchen habe ich aktuell noch nicht, aber das ist für mich nur eine Frage der Zeit. Dann liesse sich die Wärmepumpe zusätzlich gezielt in die günstigen Stunden legen, ähnlich wie ich es beim Thema Rückliefertarif schon beschrieben habe. Genau diese Kombination aus eigener PV, einem Energiemanagementsystem und einem flexiblen Tarif macht eine Erdsonden-Wärmepumpe aus meiner Sicht erst richtig rund.

Drei Dinge, die mich überrascht haben

• Einphasiger Betrieb: Im normalen Heizbetrieb zieht die Maschine nur eine Phase. Drehstrom verlangt einzig das Zusatzheizelement, das ich im Normalbetrieb gar nicht brauche.
• 175 Watt rein, 1,35 Kilowatt raus: Die tiefste elektrische Leistungsaufnahme, die ich bisher gesehen habe, waren 175 Watt. Daraus macht die SWCV aktuell rund 1,35 Kilowatt Wärme.
• Besonders beeindruckt hat mich die Laufruhe: Mit einer Schallleistung von nur 40 dB(A) nach EN 12102 ist sie im Technikraum kaum wahrnehmbar.

Fazit und Ausblick

Aus zwei Rohrenden im Vorplatz ist in wenigen Wochen eine komplette, leise und sehr effiziente Heizung geworden. Der Umbau im Bestand lief dank guter Planung erstaunlich reibungslos, vom Graben über den Gerotherm-Verteiler bis zur Inbetriebnahme. Besonders gefreut haben mich die kleinen, durchdachten Details: der alte Mauerdurchlass statt einer neuen Kernbohrung, der ehrliche Aussenfühler an der Nordfassade, der bewusste Verzicht auf den Pufferspeicher und der einphasige Betrieb.

Jetzt beginnt der eigentlich spannende Teil: der Winter. Ich logge laufend Temperaturen, Leistung und Zählerstände, und sobald eine aussagekräftige Heizperiode vorliegt, gibt es die echten Effizienzdaten und den Vergleich zur alten Luft-Wasser-Maschine in einem eigenen Beitrag. Bis dahin freue ich mich über eure Fragen und Erfahrungen in den Kommentaren.