Flache Erdkollektoren werden auf dem Grundstück ausgelegt. Dies ist die preiswerteste Variante der Erdwärmeheizung. Die Flachkollektoren können sogar in Eigenarbeit verlegt werden. Die Vorteile sind:

• ganzjährig verfügbar (monovalente Betriebsweise)
• ganzjährig hohes Temperaturniveau der Wärmequelle (ca. +0°C bis +15 °C)
• geschlossenes System mit unbedenklichem Solemedium
• einfache Erschließung der Wärmequelle

Da die Energie bei dieser Technik primär aus der Sonneneinstrahlung und dem versickernden Regenwasser kommt, ist diese Methode jedoch mit einigen Nachteilen behaftet:

• es wird eine verhältnismäßig große Fläche zur Verlegung der Kollektoren benötigt
• weiterhin darf diese Fläche später nicht bebaut werden
• werden Bäume gepflanzt, besteht die Möglichkeit, dass im Laufe der Jahre die Wurzeln die Kollektoren beschädigen können
• die Fläche ist nur begrenzt belastbar, da die Plastikrohre des Kollektors in einer Tiefe von nur rund 1,2 bis 1,5 m unter der Oberfläche verlaufen und daher durch eine zu große Belastung abgequetscht werden könnten
• ein Bewuchs mit Bodendeckern, die eine deutliche Abschattung verursachen, sollte vermieden werden
• eine Versiegelung des Bodens, etwa durch das Anlegen einer Terassenfläche über dem Kollektor, sollte vermieden werden
• die Gartengestaltung sollte daher an dieser Stelle im optimalen Fall eine Rasenfläche vorsehen

[hier finden Sie alle Details zur Planung einer Wärmepumpe mit Flächenkollektor]

Ist die Fläche für einen horizontalen Erdwärmekollektor nicht vorhanden oder aufgrund ihrer Nutzung ausgeschlossen, so gibt es die Möglichkeit der senkrechten bzw. schrägen Anordnung. Diese Art von Kollektor wird als Erdwärmesonde bezeichnet. Erdwärmesonden reichen in Tiefen von 10 –100 m.

Voraussetzungen für die Planung und Einbringung von Erdwärmesonden sind die genaue Kenntnis der Bodenbeschaffenheit, der Schichtenfolge, des Bodenwiderstandes sowie der Existenz von Grund- und Schichtenwasser und der Bestimmung von dessen Fließrichtung. Da bei der Bohrung in der Regel Grundwasser führende Schichten getroffen werden, ist eine wasserrechtliche Erlaubnis zum Betrieb der Erdwärmesondenanlage einzuholen. Für den Gebäudebestand und für Neubauten in Ballungsräumen mit geringem Freiflächenangebot eignen sich Erdwärmesonden besonders.

Vorteile von Erdwärmesonden:

• Besondere Eignung, da eine Nachrüstung mit Erdwärmekollektoren oft aus Platzmangel nicht möglich ist.
• Erdwärmesonden sind im Vergleich zu Erdwärmekollektoren vollkommen saisonal unabhängig (ganzjährig verfügbar) und weisen damit auch im Winter die höchste Effizienz auf.
• Ansonsten gelten die gleichen Vorteile wie für Erdwärmekollektoren.

[hier finden Sie alle Details zur Planung einer Wärmepumpe mit Erdwärmesonden]

Grundwasser mit seiner ganzjährigen Temperatur von 8–12°C bietet als Wärmequelle beste Bedingungen zum Betrieb einer Wärmepumpe. Hierbei wird über eine Tauchpumpe aus dem Förderbrunnen Grundwasser entnommen, über den Verdampfer der Wärmepumpe bzw. einen Zwischenwärmetauscherkreis geleitet, dabei abgekühlt und über den Schluckbrunnen wieder zurückgeführt. Der Abstand zwischen Förder- und Schluckbrunnen sollte zur Vermeidung von thermischen Kurzschlüssen mindestens 10 m betragen. Die Fließrichtung, die Ergiebigkeit und Wasserqualität sind im Vorfeld durch Pumpversuche zu ermitteln.

Durch lokal jahreszeitlich stark schwankende Grundwasserqualitäten ist im Vorfeld der Anlagenplanung eine Wasseranalyse notwendig. Unterbleibt diese, besteht die Gefahr der Verockerung des Schluckbrunnens und der Korrosion durch Eisen und Mangan. Bei Nichtausreichender Wasserquantität und –qualität ist von einer Brunnenwassernutzung abzusehen. Eine eventuell angebrachte Probebohrung kann jedoch noch als Erdsonde genutzt werden. Vorteile der Grundwassernutzung:

• ganzjährig verfügbar (monovalente Betriebsweise),
• höchster Wirkungsgrad, da Wasser bei ganzjährig relativ konstanten und hohen Temperaturen zwischen 8 °C und 12 °C zur Verfügung steht.

[hier finden Sie alle Details zur Planung einer Wärmepumpe mit Grundwasser]

Luft-/Wasser-Wärmepumpenanlagen entnehmen die benötigte Energie der Außenluft. Vorteile von Luft-/Wasser-Wärmepumpen:

• einfache Installation,
• Wärmequelle sehr kostengünstig zu erschließen,
• bei hoher Außentemperatur hohe Leistungszahlen erreichbar,
• kein Bewilligungsverfahren,
• keine besonderen Anforderungen an die Grundstücksgröße,
• ohne Fremdfirmen (z. B. Tiefbauunternehmen) umsetzbar.

Die Investitionskosten einer Luft-/Wasser-Wärmepumpenanlage liegen deutlich niedriger als eine vergleichbare Anlage mit Erdwärmekollektoren. Luft-/Wasser-Wärmepumpen arbeiten im Winter mit einer relativ kalten Wärmequelle. Deshalb wird pro Jahr etwas mehr Antriebsenergie als bei anderen Bauarten benötigt. Trotzdem werden z. B. in der Schweiz heute aufgrund der Einfachheit des Systems bereits 54 % aller Wärmepumpenheizungen als Luft-/Wasser-Wärmepumpenanlage ausgeführt.

Als Wärmequelle kann auch Abluft aus Privatgebäuden, der Landwirtschaft oder Industrie eingesetzt werden. Steht eine konstante Wärmequelle mit hohem Temperaturniveau zur Verfügung, lassen sich auch relativ hohe Leistungszahlen erreichen. Darüber hinaus lassen sich bei Luft-Wärmepumpenanlagen vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten realisieren. Trotz dieser Vorteile ist eine Luft-/Wasser-Wärmepumpe nur dann zu empfehlen, wenn die  Nutzung der Erdwärme nicht möglich ist.

Der Markt bietet neben reinen Trinkwasser- und/oder Heizungswärmepumpen auch eine Vielzahl von Kombigeräten zur zusätzlichen, kontrollierten Wohnungslüftung, zur Wärmerückgewinnung oder zur Gebäudeklimatisierung.

Bei der passiven Kühlung erfolgt die Wärmeübertragung z. B. aus dem Gebäude ins Erdreich, indem im Sommer bei ausgeschalteter Wärmepumpe die Heizungspumpe und die Kollektorpumpe geschaltet werden. Zusätzlich existieren Systeme, die durch eine aktive Kühlung ergänzt werden können.

Alle Wärmepumpenheizungen lassen sich mit Solarkollektoren zur Trinkwassererwärmung oder Heizungsunterstützung kombinieren. Der gleichzeitige Betrieb einer Solaranlage ist besonders primärenergetisch sinnvoll, da der (Primär-) Energieaufwand für jede solar erzeugte Kilowattstunde Wärme nahezu gegen null geht und damit der Betreiber Stromkosten für die Wärmepumpe spart. Bei jeder bivalenten Betriebsart sind jedoch die Investitionskosten für diese Betriebsweise zu berücksichtigen und ins Verhältnis zu den eingesparten Betriebskosten zu setzen. Oftmals wird durch den bivalenten Betrieb die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpenheizung verschlechtert.