A questão não é de grafia, mas sim de morfologia, porque não se trata de duas grafias para a mesma palavra, mas sim de duas palavras distintas fonológica e foneticamente, palavras construídas a partir de prefixos diferentes.
Ambas as palavras estão bem formadas, pois os dois prefixos existem e ligam-se a este tipo de base (uma base nominal). Apesar de os dicionários não incluírem nenhuma destas palavras, registam porém, por exemplo, tanto «sobreaquecimento» como «superaquecimento», o que nos mostra que esta situação de competição entre palavras formadas por estes prefixos a partir da mesma base é uma situação real.
Verifica-se frequentemente que a existência de uma palavra bloqueia a formação de outra que lhe será sinónima (assim não temos, por exemplo, “construição” porque já temos «construção» - a primeira seria a forma gerada em Português, de forma regular, a segunda é um latinismo). Estes casos, juntamente com outras palavras formadas por outros processos (como, por exemplo, os pares «congelamento» - «congelação», «isolamento» - «isolação»), revelam que nem sempre é assim.