Das Wichtigste in Kürze
- Definition: Die Entzugsleistung ist die Wärmeleistung in Watt pro Meter Sondenlänge (W/m) bzw. pro Quadratmeter Kollektorfläche (W/m²), die dem Untergrund dauerhaft entzogen werden kann.
- VDI-4640-Richtwerte: Bei 1.800 Betriebsstunden/Jahr gelten <25 W/m für trockenen Sand/Kies, 35–50 W/m für feuchten Ton/Schluff, 65–80 W/m für wasserführenden Sand/Kies und 80–100 W/m bei starkem Grundwasserfluss.
- Betriebsstunden-Effekt: Bei 2.400 statt 1.800 Betriebsstunden/Jahr sinken die zulässigen Entzugsleistungen um rund 15–20 %, da dem Erdreich weniger Regenerationszeit bleibt.
- Berechnungsformel: Sondenlänge [m] = Entzugsleistung [W] ÷ spezifische Entzugsleistung [W/m] – 9 kW Entzug bei 60 W/m ergeben rund 150 m Bohrtiefe.
- Grundwassereinfluss: Fließendes Grundwasser kann die Entzugsleistung durch Konvektion deutlich steigern, ersetzt aber keine standortbezogene Untersuchung.
- Effizienz-Realität: Das Umweltbundesamt berichtet für Feldtests vor allem zu Luft-Wärmepumpen mittlere Jahresarbeitszahlen von 2,6 bis 3,3 im Neubau und 2,4 bis 3,1 im Altbau; belastbare Feldtestdaten speziell für Erd-Wärmepumpen mit anderen Kennwerten sind dort nicht ausgewiesen.
- Förderung 2026: Im KfW-Programm 458 gilt laut Merkblatt bereits seit dem 10.12.2025 eine Obergrenze von maximal 70 % Zuschuss der förderfähigen Gesamtkosten pro Wohneinheit, wobei für Einfamilienhäuser förderfähige Kosten bis 30.000 EUR berücksichtigt werden.
Was ist Entzugsleistung bei Erdwärmesonden und wovon hängt sie ab?
Die Entzugsleistung beschreibt die Wärmeleistung, die eine Wärmequelle im Untergrund dauerhaft liefern kann, ohne dass sich das umgebende Erdreich unkontrolliert abkühlt. Bei Erdwärmesonden wird sie als spezifische Entzugsleistung in Watt pro Meter Sondenlänge (W/m) angegeben, bei Erdwärmekollektoren als Watt pro Quadratmeter Fläche (W/m²). Dieser Wert ist die zentrale Stellgröße für die Dimensionierung: Er entscheidet, wie tief eine
Erdwärme-Tiefenbohrung ausfallen muss, um die vom Gebäude benötigte Wärmemenge sicher bereitzustellen. Eine niedrige spezifische Entzugsleistung bedeutet zwangsläufig eine längere Sonde – und damit höhere Bohrkosten. Sie hängt vor allem von der Wärmeleitfähigkeit des Bodens, seinem Wassergehalt, einem eventuellen Grundwasserfluss und den geplanten Betriebsstunden der Wärmepumpe pro Jahr ab.
| Wärmequelle | Maßeinheit | Definition | Typischer Wertebereich (Richtwert) |
|---|
| Erdwärmesonde | W/m | Wärmeleistung pro Meter Sondenlänge | 20–100 W/m je nach Bodenart |
| Erdwärmekollektor | W/m² | Wärmeleistung pro Quadratmeter Kollektorfläche | 20–40 W/m² horizontal |
| Energiepfahl | W/m | Wärmeleistung pro Meter Pfahllänge | 40–80 W/m |
| Grundwasser-Wärmepumpe | W absolut | Wärmeleistung des Förder-/Schluckbrunnenpaares | 10.000–50.000 W gesamt |
Wie berechnet sich die Entzugsleistung aus Heizleistung und COP?
Jede Wärmepumpe folgt einer einfachen Energiebilanz: Die abgegebene Heizleistung setzt sich aus der dem Untergrund entzogenen Wärme (Entzugsleistung) und der eingesetzten elektrischen Antriebsleistung zusammen. Das Umweltbundesamt definiert den COP als Verhältnis von Nutzwärmeleistung zu elektrischer Antriebsleistung in einem einzelnen Betriebspunkt, während die Jahresarbeitszahl das Verhältnis von Jahreswärmemenge zu eingesetzter elektrischer Energie über ein ganzes Jahr beschreibt. Daraus ergibt sich die Formel: Entzugsleistung = Heizleistung × (1 − 1/COP). Je höher der COP, desto größer der Anteil kostenloser Umweltwärme und desto kleiner der Anteil, der über
Wirkungsgrad-abhängigen Strom zugeführt werden muss.
Rechenbeispiel: 12 kW Heizlast, COP 4,0
Bei 12 kW Heizlast und COP 4,0 ergibt sich eine Entzugsleistung von 12 kW × (1 − 1/4) = 9 kW. Bei einer angenommenen spezifischen Entzugsleistung von 60 W/m (wasserführender Sand/Sandstein, 1.800 Betriebsstunden/Jahr) folgt daraus rechnerisch eine Sondenlänge von 9.000 W ÷ 60 W/m = 150 m. Mit einem in der Praxis üblichen Sicherheitszuschlag von rund 10 % ergeben sich daraus etwa 165 m Gesamtbohrung. Diese Zahlen sind ein Rechenbeispiel und ersetzen keine standortbezogene Auslegung nach Bohrprofil.
| COP (Beispiel) | Entzugsleistungsanteil | Stromanteil | Einordnung |
|---|
| 3,0 | 66 % | 33 % | niedrig |
| 3,5 | 71 % | 29 % | mittel |
| 4,0 | 75 % | 25 % | gut |
| 4,5 | 78 % | 22 % | sehr gut |
| 5,0 | 80 % | 20 % | exzellent |
Welche spezifische Entzugsleistung gibt die VDI 4640 nach Bodentyp vor?
Die VDI 4640 Blatt 2 regelt die Auslegung und Installation erdgekoppelter Wärmepumpenanlagen, einschließlich Erdwärmesonden, Erdwärmekollektoren und Grundwasserbrunnen, aktuell in der Fassung von Juni 2019. Sie ist eine technische Richtlinie des VDI und kein Gesetz – verbindlich wird sie erst über Verträge oder behördliche Auflagen, dient Planern aber als anerkannter Stand der Technik. Für Erdwärmesonden nennt VDI 4640 bei 1.800 Betriebsstunden pro Jahr typischerweise unter 25 W/m in trockenem Sand/Kies, 35 bis 50 W/m in feuchtem Ton/Schluff, 65 bis 80 W/m in wasserführendem Sand/Kies und 80 bis 100 W/m bei starkem Grundwasserfluss. Bei 2.400 Betriebsstunden pro Jahr sinken diese Werte je nach Untergrund unterschiedlich stark, häufig um bis zu rund 20 Prozent, während die Werte für starken Grundwasserfluss in Sand/Kies mit 80 bis 100 W/m für beide Betriebsstundenzahlen unverändert bleiben. Weitere in der Planungspraxis verbreitete Richtwerte für Festgestein wie Sandstein, Kalkstein und Granit liegen deutlich höher, sollten aber standortbezogen per Bohrprofil oder Thermal Response Test bestätigt werden.
| Bodentyp | Wärmeleitfähigkeit λ (Richtwert) | 1.800 h/Jahr | 2.400 h/Jahr (ca. −15 bis −20 %) | Bemerkung |
|---|
| Sand/Kies, trocken | <1,5 W/mK | 20–25 W/m | 15–20 W/m | ungünstig, wenig Wasser |
| Ton/Schluff, feucht | 1,5–2,5 W/mK | 35–50 W/m | 30–40 W/m | mittel bis gut |
| Sand/Kies, wasserführend | 1,5–2,0 W/mK | 60–70 W/m | 50–60 W/m | gut, Wasser leitet Wärme |
| Sandstein (Praxiswert) | 2,0–3,0 W/mK | 60–80 W/m | 50–65 W/m | gut |
| Kalkstein/Dolomit (Praxiswert) | 2,5–3,5 W/mK | 65–85 W/m | 55–70 W/m | sehr gut |
| Granit/Gneis, fest (Praxiswert) | >3,0 W/mK | 84–100 W/m | 70–85 W/m | exzellent |
| Starker Grundwasserfluss (Sand/Kies) | variabel | 80–100 W/m | 70–85 W/m | Konvektion erhöht Werte deutlich |
Wie berechne ich die erforderliche Sondenlänge Schritt für Schritt?
Schritt 1: Heizleistung und Entzugsleistung bestimmen
Ausgangspunkt ist die Heizlast des Gebäudes nach DIN EN 12831 plus ein Zuschlag für Warmwasser. Ein Beispiel: 10 kW Heizlast plus 3 kW Warmwasser ergeben 13 kW Gesamt-Heizleistung der Wärmepumpe. Bei COP 4,0 folgt daraus eine Entzugsleistung von 13 kW ÷ 4 = 3,25 kW, für die Planung häufig aufgerundet.
Schritt 2: Bodenprofil und spezifische Entzugsleistung ermitteln
- Bohrprofil: Erkundungsbohrung oder Nachbar-Bohrung als Referenz nutzen, schichtweise dokumentiert alle 1–2 Meter (die Kosten für eine solche Untergrunduntersuchung hängen stark von Projektgröße und Region ab und lassen sich nicht pauschal angeben).
- Bodenarten pro Schicht: Sand, Ton, Gestein oder Mischung, jeweils mit Korngröße, Verdichtung und Feuchtigkeit.
- Grundwasser-Situation: Tiefe des Grundwasserspiegels, stationär oder strömend, ggf. Fließgeschwindigkeit.
Schritt 3: Sondenlänge berechnen und Sicherheitsmarge einplanen
Für die Planung gilt als Näherung: Erforderliche Sondenlänge in Metern ergibt sich aus der Entzugsleistung in Watt geteilt durch die spezifische Entzugsleistung in W/m. Bei 10.000 W Entzugsleistung und 60 W/m ergeben sich rechnerisch rund 167 m. Mit einer üblichen Sicherheitsmarge von rund 10 % werden daraus etwa 184 m Gesamtbohrung, aufgeteilt auf zwei oder mehr Sonden mit mindestens 6 Metern Abstand, um thermische Überlagerung zu vermeiden.
Welche Faktoren beeinflussen die Entzugsleistung am stärksten?
Grundwasserfluss
Fließendes Grundwasser transportiert kontinuierlich Wärme heran und wirkt dadurch als Konvektionsverstärker: Wärmetransport durch strömendes Wasser ist deutlich effizienter als reine Wärmeleitung im Sediment. Die VDI-4640-Richtwerte weisen für Sand/Kies mit starkem Grundwasserfluss entsprechend höhere Werte aus als für dieselben Böden ohne Fließwasser. Wichtig für die Praxis: Grundwasser kann die Entzugsleistung substanziell steigern, es gibt aber keine belastbare pauschale Faustregel wie eine feste Kostenhalbierung – der tatsächliche Effekt hängt von Fließgeschwindigkeit, Durchlässigkeit und Sondenanordnung ab und sollte standortbezogen geprüft werden, etwa über hydrogeologische Karten oder einen Thermal Response Test.
Wassersättigung und Wärmeleitfähigkeit λ
Die Wärmeleitfähigkeit λ gibt an, wie viel Wärmeleistung durch 1 Meter eines Materials bei 1 Kelvin Temperaturdifferenz fließt (Einheit W/(m·K)). Wasser ersetzt in Bodenporen die schlecht leitende Luft und erhöht dadurch λ deutlich – wassergesättigte Böden liegen laut Planungsliteratur und VDI 4640-1 typischerweise bei λ = 2,0–3,0 W/mK (Rechenwert häufig 2,4 W/mK) gegenüber 0,3–0,9 W/mK im trockenen Zustand (Rechenwert häufig 0,4 W/mK). Diese Differenz ist der wichtigste physikalische Grund, warum Standorte mit hohem Grundwasserspiegel für Erdwärmesonden günstiger sind.
| Material | λ (Richtwert) [W/mK] | Einordnung für Erdwärmesonden |
|---|
| Luft | 0,026 | Isolator, ungünstig |
| Trockener Sand | 0,3–0,5 | schlecht |
| Wasser | 0,6 | guter Wärmeleiter |
| Nasser Sand | 1,5–2,0 | deutlich besser als trocken |
| Sandstein | 2,0–3,0 | sehr gut |
| Granit | 2,5–3,5 | exzellent |
Bohrtiefe und Temperaturstabilität
Die Bohrtiefe selbst verändert die spezifische Entzugsleistung (W/m) nicht direkt, wirkt sich aber über die Temperaturstabilität der Quelle aus: Tiefere Sonden liegen unterhalb der jahreszeitlich schwankenden oberflächennahen Zone und liefern damit ganzjährig konstantere Quelltemperaturen. Das Umweltbundesamt nennt für die oberflächennahe Geothermie Tiefen von bis zu 400 Metern; Bohrungen zur Nutzung geothermischer Umgebungswärme sind bei der unteren Wasserbehörde anzuzeigen oder zu genehmigen, wobei die genauen Regelungen je Bundesland unterschiedlich sind. Wer mehrere Sonden oder größere Tiefen plant, sollte diese Anzeige- beziehungsweise Genehmigungspflicht frühzeitig mit der zuständigen Behörde klären.
Was ist ein Thermal Response Test (TRT) und wann lohnt er sich?
Ein Thermal Response Test misst die reale Wärmeleitfähigkeit und den thermischen Bohrlochwiderstand am Standort, indem eine Test-Sonde über mehrere Tage kontinuierlich beheizt oder gekühlt wird, während Vor- und Rücklauftemperatur laufend aufgezeichnet werden. Die Kosten und die Testdauer hängen stark von Projektgröße und Region ab; ein pauschal belastbarer Marktpreis oder eine feste Standarddauer lässt sich dafür nicht angeben. Anders als teilweise behauptet, gibt es keine allgemein gültige gesetzliche Pflicht für einen TRT ab einer bestimmten Anlagengröße; aktuelle offizielle Quellen stützen eine solche pauschale Grenze nicht. Sinnvoll ist ein TRT dennoch bei großen Anlagen, komplexer oder unsicherer Geologie, mehreren dicht stehenden Sonden oder Anwendungen mit besonders hohen Anforderungen an Betriebssicherheit.
- Eher sinnvoll bei: großen Anlagen, heterogener oder unbekannter Geologie, mehr als drei geplanten Sonden, kritischen Dauerlast-Anwendungen.
- Eher verzichtbar bei: kleinen Anlagen mit guten, dokumentierten Bohrprofilen aus der Nachbarschaft oder aus detaillierten geologischen Karten.
Was regelt die VDI 4640 genau?
Die VDI 4640 gliedert sich in mehrere Blätter mit unterschiedlichem Fokus. Für die Praxis der Erdwärmesonden-Planung ist vor allem Blatt 2 relevant, das die Auslegung erdgekoppelter Wärmepumpenanlagen behandelt – einschließlich Sonden, Kollektoren und Grundwasserbrunnen. Als technische Richtlinie ersetzt sie keine behördliche Genehmigung und kein Gesetz, liefert aber den in der Branche anerkannten fachlichen Rahmen für Dimensionierung und Ausführung.
| Blatt | Titel | Inhalt | Relevanz für die Planung |
|---|
| Blatt 1 | Allgemeines, Grundlagen, Anforderungen | Grundbegriffe, rechtliche Rahmenbedingungen, Genehmigungen | Basis-Verständnis |
| Blatt 2 | Erdgekoppelte Wärmepumpenanlagen | Auslegung von Erdwärmesonden, Kollektoren und Grundwasserbrunnen | zentral für die Dimensionierung |
| Blatt 3 | Untergrunderkundung | Geologische Erkundung, Bohrprofile, Wärmeleitfähigkeit | wichtig vor der Bohrung |
| Blatt 4 | Direkte Nutzung | Geothermie ohne Wärmepumpe | Sonderfall |
Was kostet eine Erdsondenbohrung je nach Entzugsleistung?
Die folgenden Zahlen sind Beispielrechnungen auf Basis marktüblicher Bohrmeterpreise und keine amtliche Preisstatistik – für die tatsächliche Preisentwicklung von Heizenergie und verwandten Kosten veröffentlicht Destatis den Wärmepreisindex als offizielle Referenz. Der Unterschied zwischen ungünstiger und günstiger Geologie zeigt sich bei gleicher benötigter Entzugsleistung sehr deutlich in der erforderlichen Bohrtiefe und damit im Budget.
| Szenario | Spez. Entzugsleistung (Richtwert) | Sondenlänge für 10 kW Entzug | Bohrkosten-Schätzung (Marktbeispiel) |
|---|
| Worst Case: trockener Sand, kein Grundwasser | 20 W/m | 500 m | ca. 54.000–67.500 EUR (bei 120–150 EUR/m) |
| Typischer Fall: wasserführender Sand/Sandstein | 55 W/m | 182 m | ca. 21.800 EUR (bei 120 EUR/m) |
| Best Case: Granit mit Grundwasserfluss | 100 W/m | 100 m | ca. 12.000 EUR (bei 120 EUR/m) |
Welche Förderung gibt es 2026 für Wärmepumpen mit Erdwärmesonden?
Seit dem 21.07.2026 gelten im KfW-Programm 458 geänderte Förderbedingungen für die Heizungsförderung von Privatpersonen im Wohngebäude – nicht mehr über BAFA, sondern ausschließlich über die KfW. Die KfW fördert Wärmepumpen darin mit 30 % Grundförderung, einem Klimageschwindigkeitsbonus und einem Einkommensbonus; der bisherige 5-%-Effizienzbonus für Wärmepumpen wurde im Zuge der Anpassung gestrichen und ist seit dem 21.07.2026 nicht mehr Teil des Programms 458. Die Gesamtförderung ist auf maximal 80 % der förderfähigen Kosten begrenzt. Der Klimageschwindigkeitsbonus beträgt seit dem 21.07.2026 16 % und sinkt ab dem 01.02.2027 halbjährlich um 4 Prozentpunkte, bis er ab dem 01.08.2028 vollständig entfällt. Für den Einkommensbonus gelten seit dem 21.07.2026 gestaffelte Bonushöhen von 40 % bei einem zu versteuernden Haushaltsjahreseinkommen bis 30.000 EUR, 30 % bis 40.000 EUR und 10 % bis 50.000 EUR, mit einem Familienzuschlag in Form einer Reduzierung des maßgeblichen Einkommens um 10.000 EUR je minderjährigem Kind im Haushalt. Für ein Einfamilienhaus werden förderfähige Kosten bis 28.000 EUR berücksichtigt; bei Mehrfamilienhäusern wird der Förderhöchstbetrag nach Zahl der Wohneinheiten gestaffelt und auf die Einheiten verteilt. Der Antrag muss vor Vorhabensbeginn im Kundenportal „Meine KfW“ gestellt werden, wobei ein Liefer- oder Leistungsvertrag mit aufschiebender oder auflösender Bedingung vorliegen muss. Einen kompakten Überblick über die Änderungen bietet der
KfW-Update-Artikel, allgemeine Grundlagen liefert die Seite
KfW-Förderung für Wärmepumpen.
Häufige Fragen zu Entzugsleistung
Was ist der Unterschied zwischen Entzugsleistung bei Erdwärmesonden und Erdwärmekollektoren?
Erdwärmesonden arbeiten vertikal und werden in Watt pro Meter Sondenlänge (W/m) bemessen, während
Erdwärmekollektoren horizontal verlegt und in Watt pro Quadratmeter Fläche (W/m²) bemessen werden. Kollektoren liegen laut Planungsliteratur typischerweise bei 20–40 W/m² und benötigen dadurch deutlich mehr Grundstücksfläche als eine vergleichbar leistungsfähige Sonde, sind dafür aber ohne Tiefbohrung realisierbar.
Sinkt die Entzugsleistung mit dem Alter der Erdsonde?
Eine belastbare, allgemeingültige Zahl zur Alterung der Entzugsleistung liegt in den hier ausgewerteten offiziellen Quellen nicht vor. In der Praxis empfiehlt sich bei älteren Anlagen eine Druckprüfung der Rohre sowie gegebenenfalls ein Thermal Response Test, bevor eine bestehende Sonde für eine neue, größere Wärmepumpe weiterverwendet wird. Details zu Aufbau und Betrieb von Erdsonden liefert der Artikel
Erdsonde Wärmepumpe.
Was ist der Unterschied zwischen Entzugsleistung und Entzugsenergie?
Die Entzugsleistung (W/m) beschreibt die momentane Leistung, die Entzugsenergie (kWh/m·Jahr) dagegen die über ein Jahr entzogene Wärmemenge je Meter Sonde. Sie berechnet sich aus Entzugsleistung × Betriebsstunden pro Jahr, zum Beispiel 60 W/m × 1.800 h/Jahr = 108 kWh/m·Jahr. Ein häufiger Planungsfehler ist, die Entzugsleistung für 1.800 Betriebsstunden zu wählen, tatsächlich aber 2.400 Stunden zu fahren – dadurch steigt die reale Entzugsenergie über das vom Erdreich verträgliche Maß und die Quelltemperatur sinkt langfristig.
Was ist die Wärmeleitfähigkeit λ und warum ist sie so wichtig?
λ (Lambda) ist die physikalische Größe, die angibt, wie gut ein Material Wärme leitet, gemessen in W/(m·K). Für die überschlägige Planung nutzen manche Fachplaner die grobe Näherung Entzugsleistung [W/m] ≈ 25 × λ [W/mK] bei 1.800 Betriebsstunden – etwa λ = 2,0 W/mK entspricht danach rund 50 W/m. Diese Formel ist ausdrücklich nur eine Näherung; für die konkrete Dimensionierung sind die VDI-4640-Tabellenwerte beziehungsweise ein Thermal Response Test präziser.
Wo finde ich die VDI 4640 Blatt 2 zum Nachlesen?
Die VDI 4640 Blatt 2 ist eine kostenpflichtige technische Richtlinie, die über den VDI beziehungsweise Beuth-Verlag bezogen wird – ein allgemein kostenfreier Volltext-Download existiert nicht. Der offizielle VDI-Auftritt beschreibt Geltungsbereich und Inhalt des Regelwerks; für die konkrete Anwendung der Tabellenwerte empfiehlt sich die Zusammenarbeit mit einem Fachplaner oder Bohrunternehmen, das die Richtlinie im Original vorliegen hat.
Kann ich eine bestehende Erdsonde für eine neue Wärmepumpe weiterverwenden?
Technisch ist das möglich, sollte aber nicht ungeprüft erfolgen. Empfehlenswert sind eine hydraulische Durchspülung, eine Druckprüfung der U-Rohre und im Zweifel ein Thermal Response Test, um die reale Kapazität zu ermitteln, bevor eine größere Wärmepumpe angeschlossen wird. Fällt die Prüfung negativ aus, kann eine Nachbohrung am Ende teurer werden als eine von Anfang an neu geplante Sonde – die Wiedernutzung lohnt sich daher vor allem bei nachweislich gutem Zustand und passender Dimensionierung.
Für wen lohnt sich eine genaue Entzugsleistungs-Berechnung?
Neubau auf unbekanntem Baugrund
Wer ohnehin bohrt und noch keine belastbaren Bodendaten hat, sollte in ein Bohrprofil und – bei größeren Anlagen oder unsicherer Geologie – in einen Thermal Response Test investieren. Die Mehrkosten dafür sind gegenüber einer Fehldimensionierung, die entweder zu Effizienzverlusten oder zu unnötig langer, teurer Bohrung führt, meist gut vertretbar.
Sanierung im Altbau mit begrenztem Grundstück
Ist die Geologie ungünstig (trockener Sand ohne Grundwasser) und das Grundstück zu klein für Flächenkollektoren, ist eine Erdsonde oft wirtschaftlich schwer zu rechtfertigen. In solchen Fällen kann eine
Luftwärmepumpe oder ein Hybrid-System die praktikablere Alternative sein, da hier keine Bohrtiefe von mehreren hundert Metern erforderlich wird.
Große Anlagen und Mehrfamilienhäuser
Bei mehreren Wohneinheiten oder hoher Gesamtleistung lohnt sich eine schichtweise Berechnung nach Bohrprofil in Kombination mit einem TRT besonders, weil Fehler bei der Entzugsleistung sich über viele Sonden und Betriebsjahre multiplizieren. Auch förderrechtlich lohnt sich der genaue Blick, da der Förderhöchstbetrag hier nach Zahl der Wohneinheiten gestaffelt und verteilt wird.