Eine Wärmepumpe nutzt Umweltenergie aus Luft, Erdreich oder Grundwasser und macht daraus Heizwärme und Warmwasser. Vereinfacht gesagt funktioniert sie ähnlich wie ein Kühlschrank – nur umgekehrt: Sie entzieht der Umgebung Energie und „pumpt“ diese auf ein nutzbares Temperaturniveau für Heizung und Warmwasser.
Wichtig für die Praxis: Wärmepumpen arbeiten besonders effizient, wenn das Gebäude gut gedämmt ist und das Heizsystem mit niedrigen Vorlauftemperaturen auskommt (z. B. Fußboden- oder Wandheizung).
In Kombination mit anderen Wärmeerzeugern kann eine Wärmepumpe Teil eines hybriden Heizsystems sein.
Funktionsweise der Wärmepumpe #
Eine Wärmepumpe arbeitet nach dem umgekehrten Prinzip eines Kühlschranks – sie entzieht der Umwelt Wärme und nutzt diese zum Heizen. Im ersten Schritt wird mithilfe einer Flüssigkeit, meist einer Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel (Sole), Wärme aus der Umgebung aufgen
Eine Wärmepumpe arbeitet in einem geschlossenen Kreislauf. Dabei wird Umweltenergie aufgenommen und über mehrere Schritte auf ein höheres Temperaturniveau gebracht:
Wärmequelle: Aus Luft (Luft-Wasser-Wärmepumpe), Erdreich (Sole-Wasser-Wärmepumpe) oder Grundwasser (Wasser-Wasser-Wärmepumpe) wird Energie aufgenommen.
Kältemittel: Ein spezielles Kältemittel nimmt diese Energie auf und verdampft.
Verdichter (Kompressor): Das gasförmige Kältemittel wird verdichtet – dadurch steigt die Temperatur.
Wärmeabgabe: Die Wärme wird an das Heizsystem und/oder an die Warmwasserbereitung abgegeben.
Entspannung: Danach sinken Druck und Temperatur wieder – der Kreislauf beginnt von vorn.
So kann aus relativ „kühler“ Umweltenergie nutzbare Heizwärme entstehen.
Welche Wärmequelle genutzt wird, hängt von den Gegebenheiten vor Ort und dem Gebäude ab – die wichtigsten Wärmepumpen-Arten stellen wir dir im nächsten Abschnitt vor.
Arten von Wärmepumpen #
Wärmepumpen unterscheiden sich vor allem darin, aus welcher Quelle sie die Umweltenergie beziehen. Die drei häufigsten Varianten sind Luft, Erdreich und Grundwasser.
Luft-Wasser-Wärmepumpe #
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Außenluft als Wärmequelle. Sie ist besonders verbreitet, weil sie vergleichsweise einfach zu installieren ist und keine Erdarbeiten oder Brunnenbohrungen erfordert. Ideal für Neubauten oder Bestandsgebäude.
Typisch für diese Variante:
- gute Lösung, wenn wenig Platz für Erdarbeiten vorhanden ist
- Aufstellort und Schallschutz sind wichtig, damit sie im Alltag leise bleibt
- Die Effizienz der Leistung variiert entsprechend der Außenlufttemperatur (Reduziert sich die Zulufttemperatur um 1°C, reduziert sich
die Heizleistung der Wärmepumpe um 2 % – 3 %.) Um einen gleichbleibenden Wirkungsgrad zu haben wird ein mit Strom betriebener Heizstab zugeschaltet
Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärme) #
Diese Variante nutzt das Erdreich als Wärmequelle – entweder über Erdkollektoren (Fläche) oder Erdsonden (Bohrung). Weil die Temperaturen im Boden über das Jahr relativ stabil sind, arbeitet diese Wärmepumpenart häufig sehr effizient.
Typisch für diese Variante:
- benötigt Grundstücksfläche (Kollektoren) oder Bohrung (Sonden)
- Planung und Genehmigungen können aufwendiger sein als bei Luft-Wärmepumpen
- Höhere Installationskosten als bei Luft-Wasser-Wärmepumpen
- Relativ stabiler Wirkungsgrad und Stromverbrauch über das Jahr, da Temperaturen im Erdreich relativ stabil sind
Wasser-Wasser-Wärmepumpe #
Wasser-Wasser-Wärmepumpen nutzen Grundwasser als Wärmequelle. Sie können sehr effizient arbeiten, erfordern aber passende geologische Bedingungen sowie behördliche Genehmigungen und eine fachgerechte Ausführung der Brunnenanlage.
Typisch für diese Variante:
- sehr gute, nahezu konstante Effizienz möglich
- Voraussetzungen und Genehmigungsfragen entscheidend
Monoblock- oder Split-Wärmepumpe #
Luft-Wasser-Wärmepumpen gibt es vor allem in zwei Bauweisen: Monoblock und Split. Beide nutzen Außenluft als Wärmequelle – der Unterschied liegt im Geräteaufbau und damit auch in Installation, Wartung und Flexibilität.
Monoblock-Wärmepumpe (kompakt, geschlossener Kältekreis) #
Bei Monoblock-Wärmepumpen sind alle Hauptkomponenten des Kältemittelkreislaufs (z. B. Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil) in einem Gerät verbaut. Das System ist werkseitig befüllt und hermetisch geschlossen. Dadurch gibt es keine Kältemittelleitungen zwischen Außen- und Inneneinheit – und damit in der Regel weniger Installationsaufwand und weniger Wartung (u. a. entfallen turnusmäßige Dichtheitsprüfungen).
Monoblock-Geräte gibt es als Außen- oder Innengerät; bei Außenaufstellung sind Geräuschemissionen im Außenbereich zu berücksichtigen (Ventilator/Kompressor).
Split-Wärmepumpe (geteilt, Kältemittelleitungen vor Ort) #
Bei Split-Wärmepumpen ist der Kältemittelkreislauf auf zwei Geräte verteilt: eine Außeneinheit (mit Ventilator und Verdampfer, häufig auch Verdichter) und eine Inneneinheit (u. a. mit Verflüssiger, Umwälzpumpe und Regelung). Beide Einheiten werden über Kältemittelleitungen verbunden, die vor Ort installiert werden.
Split-Systeme sind oft flexibler bei der Aufstellung (z. B. geringere Stellfläche außen, teils Fassadenmontage möglich), verlangen aber meist mehr Installationsaufwand und höhere Wartungsanforderungen, da Kältemittelleitungen fachgerecht verlegt und regelmäßig geprüft werden müssen.
Betriebsweise #
Die Betreibsweise einer Wärmepumpe ist stark davon abhängig, ob sie alleine oder mit anderen Wärmeerzeugern zusammen arbeitet. Wichtig für den effizienten und wirtschaftlichen Betrieb ist der sogenannte Bivalenzpunkt.
Bivalenzpunkt #
Der Bivalenzpunkt einer Wärmepumpe beschreibt die Außentemperatur, bei der die Wärmepumpe ihre maximale Heizleistung erbringt, bevor ein zweiter Wärmeerzeuger oder Elektroheizstab zugeschaltet werden muss. Er wird im Systemmenü (Systemregelung) festgelegt. Für gewöhnlich liegt dieser Wert für Luft-Wasser-Wärmepumpen zwischen -2 und -8°C Außentemperatur. Bei Sole-Wasser oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind die Schwankungen der Temperatur im Erdreich (Erdwärme) und im Grundwasser relativ konstant. Trotzdem muss auch hier der Bivalenzpunkt beachtet werden.
Der Bivalenzpunkt ist abhängig vom Gebäudestandard, Dimensionierung der Wärmepumpe und der Wärmedämmung.
Besonders wichtig ist die Definition des Punkts bei Luft-Wasser-Wärmepumpen im Altbau und sehr kalten Regionen.
Monovalenter Betrieb #
Im monovalenten Betrieb ist die Wärmepumpe der einzige Wärmeerzeuger. Sie ist groß genug um den Wärmebedarf des Gebäudes alleine zu decken. Der Bivalenzpunkt der Wärmepumpe liegt bei niedrigen Außentemperaturen, die nur sehr selten unterschritten werden. Die Betriebsart eignet sich meist nur für Neubauten oder Niedrigenergiehäuser, da hier weniger Heizenergie benötigt wird. Die Wärmepumpe kann ganzjährig die erforderliche Heizleistung erbringen.
Monoenergetischer Betrieb #
Im monoenergetischen Betrieb existiert neben der Wärmepumpe ein weiterer Wärmeerzeuger, der ebenfalls mit Strom betrieben wird. Meist handelt es sich um einen Heizstab, der bei besonders kalten Temperaturen oder hohem Energieverbrauch zugeschaltet wird. Der Bivalenzpunkt der Wärmepumpe verschiebt sich dann auf ca. -5 bis -9°C. Der Vorteil ist, dass du auch bei niedrigeren Temperaturen keine größere Wärmepumpe benötigst.
Bivalenter Betrieb #
Im Bivalenten Betrieb arbeitet die Wärmepumpe mit einem zweiten Wärmeerzeuger zusammen, der nicht zwingend mit Strom betrieben wird. Das kann beispielsweise ein Kaminofen, ein Pelletofen oder eine Solarthermieanlage sein.
Im bivalenten-parallelen Betrieb die die Wärme oberhalb des Bivalenzpunkts ausschließlich von der Wärmepumpe erzeugt und der 2. Wärmeerzeuger nur bei niedrigen Temperaturen zugeschaltet und parallel betrieben.
Im bivalenten-alternativen Betrieb wird die Wärmepumpe unterhalb des Bivalenzpunkts hingegen komplett abgeschaltet und vom zweiten Wärmeerzeuger ersetzt.
Leistung #
Die Effizienz einer Wärmepumpe hängt stark davon ab, wie sie im Gebäude eingesetzt wird. Vergleichst du Wärmepumpen, wirst du schnell auf auf verschiedene Leistungszahlen stoßen. Diese Kennzahlen sind wichtig für den Gerätevergleich – und spielen auch bei Energielabel, Förderprogrammen und der wirtschaftlichen Bewertung eine Rolle.
- COP (Coefficient of Performance): Der COP beschreibt das Verhältnis aus abgegebener Heizleistung und eingesetzter elektrischer Leistung an einem fest definierten Betriebspunkt. Er ist eine Momentaufnahme. Vereinfacht: Eine Wärmepumpe mit 12 kW Heizleistung und 3 kW Stromverbrauch erreicht - unter Normbedingungen - einen COP von 4,0.
- SCOP (Seasonal Coefficient of Performance): Der SCOP geht einen Schritt weiter: Er berücksichtigt saisonale Schwankungen und unterschiedliche Betriebszustände über eine ganze Heizperiode. Der SCOP bezieht z. B. auch Teillastverhalten, Standby-Verluste, Hilfsenergien, mögliche Zusatzheizungen und Abtauverluste mit ein.
- Jahresarbeitszahl (JAZ): Sie ist das deutsche Pendant zum SCOP. Der Unterschied: Während der SCOP vor allem die Wärmepumpe bewertet, fließen in die JAZ auch Systemanteile wie Umwälzpumpen, Regelungstechnik und Hydraulikanbindung ein.
Für den Kühlbetrieb einer Wärmepumpe gelten zusätzlich noch die Leistungswerte:
- EER (Energy Efficience Ratio): Der EER ist das Pendant zum COP im aktiven Kühlbetrieb. Er definiert das Verhältnis von Kühlleistung zu elektrischer Antriebsleistung zu einem vorgegebenen Betriebspunkt nach Norm.
- SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio): Die Berechnung der SEER erfolgt analog zum SCOP mit unterschiedlich gewichteten Testpunkten.
Grundsätzlich gilt: Je höher der Wert, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe.
Kennzahlen wie COP oder SCOP helfen beim Vergleich – aber sie sind nur sinnvoll, wenn die Testbedingungen dazu genannt sind. Achte deshalb darauf, dass bei Leistungszahlen immer klar ist, unter welchen Bedingungen gemessen wurde (z. B. Außentemperatur und Vorlauftemperatur).
Wärmepumpen arbeiten besonders effizient, wenn das Heizsystem mit niedrigen Vorlauftemperaturen auskommt. Deshalb passen sie häufig sehr gut zu Flächenheizungen (z. B. Fußboden- oder Wandheizung) und zu gut gedämmten Gebäuden.
In Bestandsgebäuden lohnt sich häufig eine Prüfung, ob Heizflächen, Dämmung und die benötigten Vorlauftemperaturen zur Wärmepumpe passen – das klärt am besten ein Fachbetrieb oder Energieberater.
Für eine wirtschaftliche Funktion der Wärmepumpe muss darauf geachtet werden, den Bivalenzpunkt weder zu hoch, noch zu niedrig anzusetzen. Wird er zu niedrig angesetzt, kann ein anderer Wärmeerzeuger im System schnell zur primären Wärmequelle werden. Ist er zu hoch angesetzt verbraucht die Wärmepumpe mehr Energie um die Heizleistung zu erbringen.
Bei der Einstellung kann dich ein Fachbetrieb oder Energieberater unterstützen.
Vorteile von Wärmepumpen #
Geringer Wartungsaufwand #
Im Vergleich zu klassischen Heizsystemen wie Öl- oder Gasheizungen benötigen Wärmepumpen deutlich weniger Wartung. Lediglich einfache Funktionskontrollen sind notwendig.
Förderung über BAFA und KfW #
Der Staat unterstützt den Einbau von Wärmepumpen mit attraktiven Zuschüssen über das BAFA und zinsgünstige Kredite über die KfW.
Kostenlose Umweltenergie #
Da Wärmepumpen keine fossilen Brennstoffe verbrennen, entstehen kaum direkte CO₂-Emissionen. Werden sie zusätzlich mit Strom aus einer Photovoltaik-Anlage betrieben, arbeitet das System nahezu klimaneutral.
Hohe Effizienz #
Wärmepumpen können aus 1 kWh Strom bis zu 4–5 kWh Wärme erzeugen. Dieser Wirkungsgrad wird als COP-Wert (Coefficient of Performance) bezeichnet.
Wärmepumpen arbeiten besonders effizient, wenn das Heizsystem mit niedrigen Vorlauftemperaturen auskommt. Deshalb passen sie häufig sehr gut zu Fußboden- oder Wandheizungen und zu gut gedämmten Gebäuden.
Wirtschaftliche Aspekte und Amortisationszeiten #
Die Anschaffungskosten für eine Wärmepumpe sind höher als bei konventionellen Heizungen, allerdings rechnet sich die Investition langfristig durch die niedrigen Betriebskosten.
Moderne Luft-Wasser-Wärmepumpen amortisieren sich häufig innerhalb von 8 bis 12 Jahren. Sole-Wasser-Wärmepumpen nach etwa 10-15 Jahren.
Einflussfaktoren sind:
- Die Energieeffizienz des Gebäudes (z. B. Dämmstandard)
- Regionale Energiepreise und Betriebskosten
- Kombinationen mit ergänzenden Wärmeerzeugern wie Kamin- oder Pelletöfen oder Solarthermie
Der Zeitraum kann sich durch steigende Energiepreise und den individuellen Energieverbrauch jedoch verlängern. In einem Hybridsystem mit anderen Wärmeerzeugern wie Kamin- und Pelletöfen oder Solarthermie, sowie durch Stromerzeugung mit einer Photovoltaikanlage und Förderungen kann sich die Zeit aber auch verkürzen.
Herausforderungen und Optimierungsmöglichkeiten #
Wärmepumpen sind eine sehr effiziente Technik – trotzdem gibt es ein paar Punkte, die in der Praxis besonders wichtig sind:
Bestandsgebäude: passt das Heizsystem zur Wärmepumpe?
In älteren Gebäuden ist entscheidend, ob das Haus mit niedrigen Vorlauftemperaturen beheizt werden kann. Das hängt unter anderem von Dämmung und Heizflächen ab.
Schall und Aufstellort (bei Luft-Wasser-Wärmepumpen)
Bei Luft-Wasser-Wärmepumpen sind der richtige Aufstellort und passende Maßnahmen zur Schallreduzierung wichtig – damit die Anlage im Alltag leise läuft und es keine Konflikte mit Nachbarn gibt.
Strompreis und Effizienz
Die laufenden Kosten hängen stark vom Strompreis und davon ab, wie effizient die Wärmepumpe übers Jahr arbeitet (JAZ). Eine gute Planung und Einstellung sorgt dafür, dass die Wärmepumpe ihre Stärken ausspielen kann.
Wärmepumpen im Hybridsystem #
Eine Wärmepumpe kann auch Teil eines hybriden Heizsystems sein. Dabei übernimmt sie häufig die Grundlast, also den normalen Wärmebedarf im Alltag. Wenn zusätzliche Leistung gebraucht wird – zum Beispiel an sehr kalten Tagen – kann ein weiterer Wärmeerzeuger das System unterstützen.
In Kombination mit Photovoltaik kann es außerdem sinnvoll sein, selbst erzeugten Strom für den Wärmepumpenbetrieb zu nutzen.
Vorteile der kombinierten Nutzung #
Beide Technologien arbeiten auf Basis erneuerbarer Energien, was zu einer deutlichen Senkung der Treibhausgasemissionen führt.
Durch die Eigenproduktion von Strom und effiziente Wärmeerzeugung sinken langfristig die Betriebskosten. Mit einer Überproduktion kann sogar noch Geld verdient werden.
Die Nutzung erneuerbarer Energien wird durch staatliche Förderprogramme und steuerliche Vorteile unterstützt.
Im hybriden System wird die Wärmepumpe an kalten Tagen entlastet. Sekundäre Wärmeerzeuger wie Pellet- und Scheitholzkaminöfen ergänzen bei der Wärmeversorgung im Gebäude.
Fazit #
Die Wärmepumpe ist eine zukunftssichere, nachhaltige und hocheffiziente Heizlösung. In Kombination mit Photovoltaik, Solarthermie, Kamin- oder Pelletofen oder Biomassekesseln wird sie zu einem wichtigen Baustein für hybride Heizsysteme. Mit staatlicher Förderung und einer intelligenten Steuerung ist sie nicht nur gut für die Umwelt, sondern auch für den Geldbeutel.
