Etwas aufwendiger und teurer ist die Oberflächennahe Geothermie durch Erdwärmepumpen (Sole-Wärmepumpen oder Erdkollektoren-Wärmepumpen) oder Grundwasser-Wärmepumpen. Dafür liegen hier die Jahresarbeitszahl und die Vorlauftemperatur etwas höher als bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe. Die Wärmeentzugsleistung ist hier abhängig von der Bodenbeschaffenheit (pro Meter Sondenlänge können dem Erdreich ca. 50 W Wärme entzogenwerden).
Diese Systeme eignen sich bei einem Neubau oder einer Komplettsanierung bei der auch Außenflächen einbezogen sind (Renaturisierung). Die Bohrungen erfordern ein geologisches Gutachten und behördliche Freigaben der Gemeinde.
Die Systeme funktionieren grundsätzlich gleich, sie entziehen die Wärme aber nicht der Umgebungsluft, sondern dem Boden bzw. dem Grundwasser.
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