Lüftungsanlage mit Erdwärmetauscher – lohnt sich das?

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Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung können mit einem Erdwärmetauscher kombiniert werden, der die Frischluft im Winter vorwärmt und im Sommer abkühlt. Durch das Vorwärmen ist die Frischluft, wenn sie den Wärmetauscher im zentralen Lüftungsgerät erreicht, im Winter nie kälter als 0 °C und im Sommer mit etwa 7–12 °C angenehm kühl.

Kombiniert mit einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung, kann sich die Investition in einen Erdwärmetauscher lohnen © WoGi, stock.adobe.com
Kombiniert mit einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung, kann sich die Investition in einen Erdwärmetauscher lohnen © WoGi, stock.adobe.com

Das Kombinieren der Lüftung mit einem Erdwärmetauscher kann aus verschiedenen Gründen sinnvoll sein:

  • Mehr Wohnkomfort durch kühlere Außenluft im Sommer,
  • Heizkosten sparen im Winter,
  • kein Gefrieren von Kondensat, kein Vereisen des Wärmetauschers der Lüftung,
  • gleichmäßiger, balancierter Betrieb der Lüftung, was Energieeffizienz und Komfort verbessert und in luftdichten Gebäuden Über- oder Unterdrücke verhindert.

Ob sich die Kombination aber auch lohnt, lässt sich allerdings nicht pauschal sagen, sondern hängt von den jeweiligen Orts- und Gebäudebedingungen, geltenden Zielvorgaben und individuellen Prioritäten (z. B. Komfort, Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit) ab. In jedem Fall sollte der Erdreichwärmetauscher zusammen mit dem Wärmerückgewinnungssystem bzw. Wärmetauscher der Lüftung betrachtet werden, dem er direkt zuarbeitet und an dem sich seine Wirkung(en) am deutlichsten zeigen. 

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Wie wirken Erdwärmetauscher und Lüftungsgerät/Wärmerückgewinnung zusammen?

Der Wärmetauscher im Lüftungsgerät überträgt die Abluftwärme auf die von außen einströmende Frischluft, um die Zuluft vorzuwärmen. Für die Wärmerückgewinnung wird keine zusätzliche Energie benötigt; sie funktioniert allein durch Physik und erhöht die Energieeffizienz so enorm, dass sich der Wärmetauscher im Lüftungsgerät immer lohnt. Bei Minustemperaturen kann es allerdings passieren, dass das beim Herunterkühlen der Abluft entstehende Kondenswasser gefriert und die Lüftungsanlage aufgrund der Vereisung nicht mehr richtig arbeiten kann.

Wärmetauscher erhöhen die Energieeffizienz deutlich, da sie für den Betrieb keine zusätzliche Energie benötigen © Studio Harmony, stock.adobe.com
Wärmetauscher erhöhen die Energieeffizienz deutlich, da sie für den Betrieb keine zusätzliche Energie benötigen © Studio Harmony, stock.adobe.com
Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung: Funktionsprinzip im Überblick
Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung: Funktionsprinzip im Überblick

Moderne Lüftungsgeräte mit frostempfindlichen Plattenwärmetauschern verfügen in aller Regel über eine Frostschutzschaltung, die den Volumenstrom der kalten Außenluft drosseln oder den zuständigen Ventilator komplett abschalten kann, bevor der Wärmetauscher so kalt wird, dass er vereist. Im Frostschutzmodus findet zudem keine Wärmerückgewinnung statt, weil die Kaltluft durch das Öffnen einer Bypassklappe am Wärmetauscher vorbeigeleitet wird. Das bedeutet, dass wesentlich mehr Heizenergie benötigt wird, um die winterkalte Zuluft auf eine behagliche Temperatur zu bringen.

Durch einen vorgeschalteten Erdwärmetauscher wird die Frischluft selbst an frostigen Tagen konstant auf einem ungefährlichen Temperaturniveau über dem Gefrierpunkt gehalten. So können die Ventilatoren im Lüftungsgerät durchgehend mit der eingestellten Leistung laufen, es muss weder der Zuluftvolumenstrom gedrosselt noch die Bypassklappe geöffnet werden, und die Wärmerückgewinnung funktioniert optimal.

Im Sommer ist der Effekt genau umgekehrt: Der Bypass zur Umgehung des Wärmetauschers (der in zentralen Lüftungsgeräten seit einigen Jahren vorgeschrieben ist) wird an heißen Tagen oder in tropischen Nächten geöffnet, damit die Abluftwärme ungehindert entweichen und möglichst kühle Frischluft nachströmen kann. Bei sehr hohen Außentemperaturen kann der Erdwärmetauscher verhindern, dass sich das Haus trotz Lüftung nach und nach aufheizt oder selbst in der Nacht nicht abkühlt. Allerdings kommt die vorgekühlte Luft mit einem zu geringen Volumenstrom herein, als dass der Erdwärmetauscher eine aktive Kühlung bringen oder gar eine Klimaanlage ersetzen könnte. Er macht es lediglich leichter, die Raumtemperatur konstant und angenehm zu halten und das zusätzliche Aufheizen zu verhindern. Und selbst das kann nur funktionieren, wenn die Außenhülle des Gebäudes gut gedämmt und die Fenster gut verschattet bzw. mit effizienten Sonnenschutzvorrichtungen versehen sind.

Ein Wärmetauscher kann im Sommer zwar die Klimaanlage etwa entlasten, aber nicht ersetzen © Maryana, stock.adobe.com
Ein Wärmetauscher kann im Sommer zwar die Klimaanlage etwa entlasten, aber nicht ersetzen © Maryana, stock.adobe.com

Hinweis: Um die Frischluft für den Wärmetauscher des Lüftungsgeräts vorzuwärmen, kann auch ein Vorheizregister im Ansaugkanal genutzt werden. Solche Heizregister sind in vielen modernen Lüftungsgeräten bereits integriert. Bei Luftheizungen kann die durch Wärmerückgewinnung schon gut vorgewärmte Zuluft anschließend von einem Heizregister oder einer Wärmepumpe bis zur angeforderten Raumlufttemperatur weiter erhitzt werden.

Welche Arten von Erdwärmetauschern gibt es, und wie funktionieren sie?

Jeder Erdwärmetauscher ist ein System für sich. Bei einem Luft-Erdwärmetauscher wird ein Ansauggerät mit Ventilator freistehend beim Haus (zum Beispiel im Garten) aufgestellt. Daran angeschlossen ist ein Rohrsystem, das in 1,5-2 m Tiefe verlegt wird. Weil sich in den Leitungen des Luft-Erdwärmetauschers im Sommer Kondenswasser bildet, werden die Rohre mit leichtem Gefälle verlegt und sind mit einer antimikrobiellen Spezialbeschichtung versehen, um hygienischen Problemen wie Keimbildung vorzubeugen. Im Ansaugelement sitzen außerdem Pollen- oder Schadstofffilter, die die durch das Rohrsystem angesaugte Außenluft reinigen, bevor sie durch eine Maueröffnung ins Gebäude und weiter zum Lüftungsgerät geleitet wird.

Ein Sole-Erdwärmetauscher arbeitet nach dem gleichen Prinzip, nur dass die aus der frostfreien Schicht des Erdreichs aufgenommene Temperatur über eine Flüssigkeit transportiert wird. So kann im Leitungssystem kein Kondensat entstehen, weshalb die Rohre auch kein Gefälle benötigen. Im Ansauggerät wird die Sole durch eine Ringleitung oder Rohrspirale gepumpt, und der Luft-Wasser-Wärmetauscher am Zentralgerät überträgt die Kälte oder Wärme aus dem Erdreich an die Luft bzw. in den Ansaugkanal der Lüftungsanlage. Im Vergleich zum Luft-Erdwärmetauscher („Erdregister“) sind die Rohre von Sole-Erdwärmetauschern robuster, und das Leitungssystem benötigt weniger Platz im Boden.

Erdwärmekorb und Flächenkollektor – zwei Varianten des Sole-Erdwärmetauschers

Ein Flächenkollektor ist ein Sole-Erdwärmetauscher mit horizontal (flächig) verlegten Leitungen, der Wärme aus der frostfreien Bodenschicht zu einer Wärmepumpe transportiert. Die horizontalen Soleleitungen werden üblicherweise in 50–80 cm Abstand voneinander verlegt.

Bei einem Erdwärmekorb zirkuliert die Sole in einem Rohrsystem, dessen Anordnung an einen Korb erinnert. Diese Verlegung ist besonders platzsparend, da sie statt in die Breite in die Tiefe baut; obwohl Erdwärmekörbe bis zu 4 m tief in den Boden reichen, muss für die Installation weniger Erdreich ausgehoben werden.

Die Leitungen von Flächenkollektoren werden horizontal im Boden verlegt und dann eingegraben © eyecat, stock.adobe.com
Die Leitungen von Flächenkollektoren werden horizontal im Boden verlegt und dann eingegraben © eyecat, stock.adobe.com

Wann ist der Erdwärmetauscher sinnvoll, wann nicht?

Erdwärmetauscher können eine sinnvolle Ergänzung von Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung sein, die Energieeffizienz einer Wärmepumpe erhöhen oder insgesamt dafür sorgen, dass das Heizungs-, Lüftungs- und Klimasystem optimal ausbalanciert ist und zuverlässig für maximalen Komfort sorgt. Der Erdwärmetauscher kann ein Problemlöser sein, aber es gibt kein Problem, für das er die einzige oder immer die beste Lösung ist. Daher sollten Sie sich auf jeden Fall ausführlich beraten lassen, wenn Sie darüber nachdenken, Ihre Lüftungsanlage mit einem Erdwärmetauscher zu kombinieren.

Zuerst gilt es abzuklären, ob der Erdwärmetauscher hinsichtlich der örtlichen Bedingungen überhaupt effizient zu betreiben wäre. Die Anschaffung ist nicht billig, dazu kommen der hohe Material- und Arbeitsaufwand für die Installation. Selbst bei optimalen Bedingungen, was z. B. die Bodenbeschaffenheit angeht, ist es durchaus möglich, dass die jährliche Ersparnis geringer ist als die erforderliche Investition. Denn selbst in sehr kalten Wintern ist es selten mehr als ein paar Tage kälter als –15 °C. Wenn Sie also lediglich verhindern wollen, dass die Wärmerückgewinnung bei Frost ausfällt und dadurch unnötige Heizkosten entstehen, können Sie das Problem auch anders lösen, und zwar mit einem Enthalpie-Tauscher.

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Enthalpie-Wärmetauscher verhindern das Vereisen/Einfrieren der Lüftung

Enthalpie-Wärmetauscher haben zwei Vorteile: Sie vertragen auch sehr kalte Außenluft (bis zu –15 °C), sodass sich mit ihnen das Vereisungsrisiko elegant vermeiden lässt. Außerdem können diese innovativen Wärmetauscher nicht nur Wärme, sondern auch Luftfeuchtigkeit übertragen und damit zu einem gesunden Raumklima beitragen. Zwar ist ihre Wärmerückgewinnungsrate ein wenig geringer als bei den (vereisungsgefährdeten) Plattenwärmetauschern, doch dafür beugt die Feuchterückgewinnung des Enthalpie-Tauschers zu trockener Luft in der Wohnung ebenso vor wie zu starker Aufheizung im Sommer und Ausfällen durch gefrierendes Kondenswasser im Winter.

Enthalpie-Wärmetauscher können nachgerüstet werden: Zahlreiche Lüftungsgeräte können auch nachträglich mit Enthalpie-Wärmeübertragern ausgestattet werden. Ob Ihre Lüftung kompatibel ist und was die Installation kostet, können Sie beim Hersteller oder einem Experten in Ihrer Nähe nachfragen.

Für einen ruhigen und ausbalancierten Betrieb der Lüftungsanlage ist ein Wärmetauscher unverzichtbar © Nico Vincentini, stock.adobe.com
Für einen ruhigen und ausbalancierten Betrieb der Lüftungsanlage ist ein Wärmetauscher unverzichtbar © Nico Vincentini, stock.adobe.com

Selbst wenn nicht der Frostschutz, sondern der Komfort und ein balancierter Betrieb der Lüftungsanlage im Vordergrund stehen, sind Enthalpie-Wärmetauscher meist die einfachere, bessere und nachhaltigere Lösung. Sie sind zwar teurer als die Standard-Wärmeübertrager für Lüftungen mit WRG, jedoch auch deutlich günstiger als ein Erdreichwärmetauscher und viel einfacher zu installieren.

Auch Vorheizregister verhindern das Vereisen der Anlage und lassen sich in vielen Fällen nachrüsten. Muss zudem noch ein Problem mit trockener Heizungs- und Lüftungsluft gelöst werden, lässt sich ein Luftbefeuchter ins System einbinden.

Ist ein Erdwärmetauscher sinnvoll oder nicht? Experten helfen bei der Entscheidung

Obwohl Erdwärmeübertrager nominell nur einen geringen Beitrag zur Energieeffizienz von Wärmerückgewinnung, Lüftung oder Heizung beitragen – geht es doch lediglich um die bedarfsweise Vorwärmung der Luft und um Temperaturveränderungen von wenigen Grad an wenigen Tagen – gibt es Systeme, die sie sehr gut ergänzen. Beispielsweise kann der Erdwärmetauscher einer Wärmepumpe zuarbeiten und der Strom von der eigenen Photovoltaikanlage erzeugt werden. Generell sind sehr viele Kombinationsmöglichkeiten möglich, die zur Einschätzung oder Berechnung ihrer Wirtschaftlichkeit, Energieeffizienz, Kosten oder Nachhaltigkeit immer als Gesamtsystem betrachtet werden müssen.

Das Allerwichtigste bei der Neuplanung oder Modernisierung von Lüftungsanlagen ist daher die fachkundige Beratung und professionelle Unterstützung durch einen Heizungsbauer, Fachbetrieb für Heizung, Lüftung und Klima oder anderen ausgewiesenen Experten bei Ihnen vor Ort. Gerne können Sie unseren kostenlosen Angebotsservice nutzen, um passende Fachbetriebe in Ihrer Nähe zu finden und unverbindliche Angebote von mehreren Betrieben einzuholen. Oft ist das auch der schnellste Weg, einen Vor-Ort-Termin zu vereinbaren, bei dem Sie sich alle Fragen beantworten lassen können.

Wärmetauscher entziehen einem Luftstrom Wärmeenergie und übertragen diese auf einen anderen © VectorMine, stock.adobe.com
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