Ja. Ein unverglastes PVT-Feld mit rückseitigen Lamellen, ausgelegt mit etwa 2,5 m² pro kW Wärmepumpenleistung, kann als alleinige Quelle einer Sole-Wasser-Wärmepumpe dienen – ohne Erdsonde und ohne Außengerät mit Ventilator. Messtechnisch begleitete Anlagen erreichen eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von 3,3–3,8. Die Wärmepumpe muss für eine Soleeintrittstemperatur von −15 °C oder darunter zugelassen sein.
Wie kann ein Solarmodul eine Erdsonde ersetzen?
Weil eine Wärmequelle für die Wärmepumpe nicht warm sein muss – sie muss zuverlässig sein und über der Verdampfungstemperatur liegen. Ein Erdkreis liefert 0–12 °C. Ein unverglastes PVT-Feld liefert etwa −10 bis +25 °C, und zwar aus drei Quellen zugleich: direkter Sonneneinstrahlung, der Umgebungsluft, die über den Absorber streicht, und latenter Wärme aus Kondensation und Regen. Genau diese Kombination nutzt eine monovalente PVT-Quelle: Das Feld ersetzt den Erdkollektor vollständig, und der PVT-Hybridkollektor erzeugt dabei zugleich Strom.
Das Anlagenkonzept ist eine Standard-Sole-Wasser-Wärmepumpe, bei der die Erdsonde durch ein Dachfeld ersetzt wird. Glykol zirkuliert von den Modulen zum Verdampfer, kehrt kälter zurück und wird auf dem Dach von der jeweils verfügbaren Umgebungsenergie wieder erwärmt. PVT-Quellen-Wärmepumpen sind in den Niederlanden und anderswo bereits im seriellen Wohnungsbau installiert – es handelt sich also um ein praxiserprobtes Konzept und nicht um ein Laborkonzept.
Welche Leistung erreicht eine Wärmepumpe mit PVT-Quelle tatsächlich?
Feld- und Simulationsergebnisse kommen übereinstimmend auf eine Jahresarbeitszahl von etwa 3,3 bis 3,8. Veröffentlichte Studien zu unverglasten PVT-Kollektoren mit Lamellen als alleiniger Quelle nennen eine JAZ von 3,49 mit 20 m² Kollektoren und 3,80 mit 30 m², und messtechnisch begleitete Anlagen hielten rund 3,3, obwohl die Umgebungsluft wiederholt bei 0 °C oder darunter lag. Damit liegen PVT-Quellensysteme zwischen einer guten Luft-Wärmepumpe und einem oberflächennahen Erdkollektor – und liefern zusätzlich den Stromertrag eines PV-Feldes.
| Quellentyp | Typische Quellentemperatur im Winter | Typische JAZ | Anforderung am Standort |
|---|---|---|---|
| Außenluft (Luft-Wärmepumpe) | −7 bis +7 °C, per Ventilator | 2,8 – 3,5 | Außengerät, Schall und Genehmigung |
| Unverglaster PVT-Kollektor mit Lamellen | −10 bis +10 °C | 3,3 – 3,8 | Dachfläche, kein Außengerät |
| Horizontaler Erdkollektor | 0 bis +8 °C | 3,8 – 4,5 | Großer Garten, Erdarbeiten |
| Vertikale Erdsonde | +6 bis +12 °C | 4,0 – 5,0 | Bohrgenehmigung und Zufahrt für das Bohrgerät |
Was für PVT spricht, ist nicht die JAZ-Spalte – es ist die Standort-Spalte. Kein Garten, keine Bohrgenehmigung und kein Außengerät mit Ventilator: Darin liegt der ganze Vorteil.
Wie viel PVT-Fläche braucht ein monovalentes System?
Bei einem unverglasten Feld mit Lamellen etwa 2,5 m² Modulfläche pro kW thermischer Leistung, was bei realer Dachgeometrie, Verschattung und Leitungsführung rund 4 m²/kW entspricht. Eine 8-kW-Sole-Wasser-Wärmepumpe braucht daher in der Größenordnung von 20–32 m², also zehn bis sechzehn Module.
Legen Sie das Feld von der Quellenseite her aus, nicht von der Dachfläche her. Entscheidend ist die minimale Soleeintrittstemperatur am kältesten Auslegungstag: Ist das Feld zu klein, kühlt der Solekreis immer weiter ab, die Verdampfungstemperatur bricht ein, und der Verdichter verbringt den Winter nahe seiner Tieftemperaturgrenze. Detaillierte Modulzahlen, auch für bivalente Fälle, finden Sie in Wie viele PVT-Module brauche ich für eine Wärmepumpe?
Daraus ergeben sich unmittelbar zwei Anforderungen an die Komponenten:
- Eine Wärmepumpe, die für Soleeintritt bei −15 °C oder darunter zugelassen ist – viele Erdwärmepumpen sind nur bis −5 °C zertifiziert und gehen dann auf Störung.
- Unverglaste Module mit rückseitigen Lamellen. Die Lamellen machen den Kollektor nach Sonnenuntergang zu einem wirksamen Luft-Wärmetauscher; ein Modul mit glatter Rückseite verliert den größten Teil des nächtlichen Beitrags, der in Funktionieren PVT-Module im Winter und nachts? beschrieben wird.
Was braucht ein monovalentes PVT-System noch?
Einen quellenseitigen Puffer, ein richtig dimensioniertes Ausdehnungsgefäß und eine realistisch ausgelegte Regelung. Das Quellenvolumen glättet Übergänge bei Morgen- und Abenddämmerung und gibt dem Feld Trägheit, wenn eine Wolke vorbeizieht; Die Herstellerunterlagen der Wärmepumpe nennen ein Mindest-Quellenvolumen in Litern, und dieses sollte eingehalten und nicht geschätzt werden. Da ein unverglaster PVT-Kollektor im Stillstand unter etwa 75 °C bleibt – statt der 150–200 °C eines verglasten Flachkollektors –, lässt sich das Gefäß ohne Berücksichtigung von Dampf auslegen, und das Glykol altert weit langsamer.
Auf der Wärmeübergabeseite ist nichts Ungewöhnliches: Die Wärmepumpe lädt weiterhin einen Speicher und braucht weiterhin niedrige Vorlauftemperaturen, um effizient zu arbeiten. Die Kombination des PVT-Feldes mit einem Pufferspeicher wie dem Solimpeks Solibuffer funktioniert genau deshalb: Das Feld hebt die Quellentemperatur an, der Speicher entkoppelt Erzeugung und Bedarf, und der Verdichter arbeitet über die Saison gleichmäßiger und mit wärmerer Quelle als jede Luft-Wärmepumpe am selben Standort.
Wann sollte PVT nicht die einzige Quelle sein?
Wenn das Dach nicht genug Fläche bietet, wenn die Heizlast von Hochtemperatur-Heizkörpern dominiert wird oder wenn das Gebäude in einem wirklich strengen kontinentalen Winter mit langen windstillen, frostigen Phasen und wenig Einstrahlung steht. In diesen Fällen betreiben Sie PVT bivalent – zur Anhebung der Quellentemperatur neben einer Luft-Wärmepumpe oder einem verkürzten Erdsondenfeld, wobei es im Sommer zusätzlich das Erdreich regeneriert. Ein bivalentes PVT-Feld kann sich in dichten Quartieren mit begrenzter Bohrtiefe allein durch die Regeneration der Erdsonden amortisieren.
Häufig gestellte Fragen
Brauche ich bei einer Wärmepumpe mit PVT-Quelle noch ein Außengerät?
Nein. Die Wärmepumpe ist eine im Haus aufgestellte Sole-Wasser-Wärmepumpe, und das Dachfeld ersetzt den Außenverdampfer vollständig. Damit entfallen Ventilatorgeräusche, Abtaugeräusche sowie die Genehmigungs- und Nachbarschaftsfragen, die ein Außengerät mit sich bringt.
Können PVT-Module eine bestehende Erdsonde regenerieren?
Ja, und das ist einer der überzeugendsten Einsatzbereiche der Technik. Wird der sommerliche Überschuss des Feldes in den Erdkreis eingespeist, stellt er die Erdreichtemperatur wieder her, die der Heizbetrieb abbaut, und schützt so die langfristige Effizienz in dichten Erdsondenfeldern.
Was passiert in einer frostigen Nacht ohne Sonne?
Das Feld liefert weiterhin, weil das Fluid kälter ist als die Luft und Wärme aus der Luft in das Fluid übergeht. Die Leistung sinkt, deshalb tragen der quellenseitige Puffer und die Tieftemperatur-Zulassung der Wärmepumpe das System, bis sich die Bedingungen bessern.
Ist ein monovalentes PVT-System günstiger als eine Erdsondenbohrung?
Bei einem einzelnen Wohnhaus meist ja, weil die Bohrung ein Fixkostenblock ohne Nebenprodukt ist, während das Feld zusätzlich Strom erzeugt. Bei großen Quartieren kehrt sich der Vergleich um, wenn ein gemeinsames Erdsondenfeld seine Bohrkosten auf viele Einheiten verteilt.