Eine Wärmepumpe nutzt Energie aus der Umgebung, um ein Gebäude zu heizen und Warmwasser zu erzeugen. Dafür benötigt sie Strom, verbrennt aber keinen Brennstoff wie Gas oder Heizöl.
Das Prinzip klingt zunächst kompliziert, lässt sich aber einfach erklären: Eine Wärmepumpe nimmt Wärme aus der Außenluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser auf, hebt deren Temperaturniveau an und gibt die Wärme an das Heizsystem des Hauses ab.
Doch wie funktioniert eine Wärmepumpe genau? Welche Arten gibt es und warum spielt die Vorlauftemperatur eine so wichtige Rolle?
Was ist eine Wärmepumpe?
Eine Wärmepumpe ist eine Heizung, die vorhandene Umweltwärme nutzt.
Als Wärmequelle kommen hauptsächlich infrage:
- Außenluft
- Erdreich
- Grundwasser
Die Anlage benötigt elektrische Energie, um die vorhandene Wärme auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen.
Das Grundprinzip ähnelt einem Kühlschrank – nur umgekehrt. Ein Kühlschrank entzieht seinem Innenraum Wärme und gibt sie nach außen ab. Eine Wärmepumpe entzieht ihrer Umgebung Wärme und bringt sie ins Gebäude.
Der entscheidende Unterschied zu einer klassischen Gas- oder Ölheizung: Die Wärme wird nicht durch die Verbrennung eines Brennstoffs erzeugt.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Der technische Ablauf lässt sich vereinfacht in vier Schritte aufteilen:
Umweltwärme → Verdampfer → Verdichter → Verflüssiger → Heizsystem
Im Inneren der Wärmepumpe zirkuliert ein spezielles Kältemittel.
1. Die Wärmepumpe nimmt Umweltwärme auf
Zunächst wird Wärme aus der gewählten Wärmequelle aufgenommen.
Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe kommt beispielsweise die Außenluft zum Einsatz.
Auch bei niedrigen Außentemperaturen enthält die Luft noch thermische Energie. Die Wärmepumpe nutzt diese Energie und führt sie dem Kältemittel zu.
2. Das Kältemittel verdampft
Das Kältemittel besitzt spezielle Eigenschaften und kann bereits bei niedrigen Temperaturen verdampfen.
Im sogenannten Verdampfer nimmt es Wärme aus der Umgebung auf und wechselt dabei vom flüssigen in den gasförmigen Zustand.
Damit wird die aufgenommene Umweltwärme für den weiteren Prozess nutzbar.
3. Der Verdichter erhöht die Temperatur
Anschließend gelangt das gasförmige Kältemittel in den Verdichter.
Dort wird es komprimiert. Dadurch steigen Druck und Temperatur des Kältemittels deutlich an.
Jetzt befindet sich die Wärme auf einem Temperaturniveau, das für die Beheizung des Hauses genutzt werden kann.
Der Verdichter benötigt dafür elektrische Energie.
4. Die Wärme gelangt ins Heizsystem
Das heiße Kältemittel gibt seine Wärme im Verflüssiger an das Heizsystem ab.
Dabei kühlt es ab und wird wieder flüssig.
Anschließend wird der Druck des Kältemittels über ein Expansionsventil reduziert. Der Kreislauf beginnt von vorne.
So kann eine Wärmepumpe kontinuierlich Umweltwärme aufnehmen und dem Gebäude zur Verfügung stellen.
Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?
Nicht jede Wärmepumpe nutzt dieselbe Wärmequelle.
Die wichtigsten Varianten sind Luft-Wasser-, Sole-Wasser-, Wasser-Wasser- und Luft-Luft-Wärmepumpen.
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Außenluft als Wärmequelle und überträgt die gewonnene Energie auf ein wassergeführtes Heizsystem.
Sie ist bei Ein- und Zweifamilienhäusern besonders interessant, weil keine tiefen Erdsonden oder Brunnen erforderlich sind.
Allerdings verändert sich die verfügbare Wärme in der Außenluft mit der Außentemperatur.
Sole-Wasser-Wärmepumpe
Bei einer Sole-Wasser-Wärmepumpe wird Wärme aus dem Erdreich genutzt.
Dafür kommen beispielsweise Erdkollektoren oder Erdsonden infrage.
Die Temperatur des Erdreichs ist im Jahresverlauf vergleichsweise stabil. Dafür können Planung, Bohrungen und Genehmigungen je nach Grundstück aufwendiger sein.
Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Diese Variante nutzt Grundwasser als Wärmequelle.
Grundwasser kann eine vergleichsweise konstante Temperatur bieten, wodurch hohe Effizienzwerte möglich sind. Allerdings sind die örtlichen Voraussetzungen und mögliche Genehmigungen zu beachten.
Luft-Luft-Wärmepumpe
Eine Luft-Luft-Wärmepumpe gibt die gewonnene Wärme direkt über die Raumluft ab.
Solche Systeme kommen beispielsweise bei Gebäuden mit entsprechender Lüftungs- und Heiztechnik infrage.
Warum ist die Vorlauftemperatur so wichtig?
Die Vorlauftemperatur bezeichnet vereinfacht die Temperatur, mit der das Heizwasser zu den Heizflächen transportiert wird.
Für Wärmepumpen gilt grundsätzlich:
Je niedriger die notwendige Vorlauftemperatur, desto günstiger sind die Voraussetzungen für einen effizienten Betrieb.
Deshalb eignen sich Fußbodenheizungen besonders gut. Sie besitzen eine große Fläche und können einen Raum bereits mit relativ niedrigen Temperaturen beheizen.
Aber eine Fußbodenheizung ist keine zwingende Voraussetzung.
Auch Heizkörper können mit einer Wärmepumpe funktionieren. Entscheidend ist, ob sie bei ausreichend niedriger Vorlauftemperatur genügend Wärme an den Raum abgeben können. In manchen Gebäuden kann es sinnvoll sein, einzelne zu kleine Heizkörper auszutauschen.
Funktioniert eine Wärmepumpe auch im Altbau?
Ja.
Der häufige Satz „Eine Wärmepumpe funktioniert nur im Neubau“ ist zu pauschal.
Auch Bestandsgebäude können für eine Wärmepumpe geeignet sein. Entscheidend sind unter anderem Wärmeschutz, Heizflächen und Wärmebedarf.
Die Verbraucherzentrale weist darauf hin, dass Wärmepumpen auch im Altbau effizient betrieben werden können, wenn Haus, Heizflächen und Einstellungen entsprechend passen.
Vor einem Heizungstausch sollte deshalb geprüft werden, welche Vorlauftemperatur das Gebäude tatsächlich benötigt.
In manchen Fällen kann bereits der Austausch einzelner Heizkörper helfen. In anderen Fällen kann eine energetische Sanierung sinnvoll sein.
Was bedeutet Jahresarbeitszahl bei einer Wärmepumpe?
Die Jahresarbeitszahl (JAZ) ist eine wichtige Kennzahl für die tatsächliche Effizienz einer Wärmepumpe.
Sie zeigt, wie viel Wärme eine Anlage im Jahresdurchschnitt aus einer Kilowattstunde Strom bereitstellt.
Ein Beispiel:
JAZ 4 = 1 kWh Strom → durchschnittlich 4 kWh Wärme
Je höher die JAZ, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe im Jahresbetrieb.
Die Verbraucherzentrale nennt eine JAZ von mindestens 3 als effizienten Betrieb. Moderne Luftwärmepumpen erreichen häufig Werte zwischen 3 und 4, während Grundwasserwärmepumpen oft noch höhere Werte erzielen können.
Wichtig: Ein einzelner Laborwert des Herstellers sagt noch nicht aus, welche Effizienz im konkreten Gebäude erreicht wird.
Wie viel Strom verbraucht eine Wärmepumpe?
Der Stromverbrauch hängt stark vom Gebäude und der Effizienz der Anlage ab.
Eine einfache Orientierung bietet die Jahresarbeitszahl:
Stromverbrauch = benötigte Heizwärme ÷ JAZ
Benötigt ein Haus beispielsweise 12.000 kWh Wärme pro Jahr und erreicht die Wärmepumpe eine JAZ von 4, ergibt sich rechnerisch ein Strombedarf von etwa:
12.000 ÷ 4 = 3.000 kWh Strom
Das ist lediglich ein Rechenbeispiel. Der tatsächliche Verbrauch hängt unter anderem von Wärmebedarf, Warmwasser, Vorlauftemperatur und Anlagenbetrieb ab.
Ist eine Wärmepumpe umweltfreundlich?
Eine Wärmepumpe kann deutlich klimafreundlicher als eine fossile Heizung sein. Allerdings hängt die tatsächliche Klimawirkung von mehreren Faktoren ab.
Entscheidend sind vor allem die Effizienz der Anlage und die Herkunft des verwendeten Stroms. Je effizienter die Wärmepumpe arbeitet und je höher der Anteil erneuerbarer Energien im Strommix ist, desto günstiger fällt die Klimabilanz aus.
Auch das verwendete Kältemittel spielt eine Rolle. Kältemittel mit niedrigem Treibhauspotenzial können die Umweltwirkung der Anlage zusätzlich verbessern.
Kann man eine Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren?
Ja, beide Technologien lassen sich sinnvoll kombinieren.
Eine Photovoltaikanlage erzeugt Strom, während die Wärmepumpe Strom benötigt.
Produziert die PV-Anlage Solarstrom, kann ein Teil davon für die Wärmepumpe verwendet werden. Dadurch lässt sich der Eigenverbrauch des Solarstroms erhöhen.
Besonders interessant kann die Kombination für Warmwasser und bestimmte Betriebszeiten sein.
Allerdings erzeugt Photovoltaik im Winter weniger Strom, während der Wärmebedarf gerade dann hoch ist. Eine PV-Anlage kann den Strombedarf der Wärmepumpe deshalb unterstützen, aber nicht automatisch vollständig decken.
Die wichtigsten Vorteile einer Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe bietet mehrere mögliche Vorteile:
- Nutzung von Umweltwärme
- kein Verbrennungsprozess im Gebäude
- Kombination mit Photovoltaik möglich
- hohe Effizienz bei niedrigen Vorlauftemperaturen
- geeignet für Neubauten und viele Bestandsgebäude
- keine klassische Brennstofflagerung erforderlich
Dem stehen allerdings Investitionskosten, Stromverbrauch, Platzbedarf und die Anforderungen an eine sorgfältige Planung gegenüber.
Häufige Fragen zur Wärmepumpe
Funktioniert eine Wärmepumpe bei Minusgraden?
Ja. Auch bei niedrigen Außentemperaturen kann eine Wärmepumpe Wärme aus der Umgebung gewinnen. Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe sinkt die Effizienz jedoch bei sehr niedrigen Außentemperaturen.
Braucht eine Wärmepumpe eine Fußbodenheizung?
Nein. Auch Heizkörper können funktionieren. Entscheidend ist, ob die benötigte Heizleistung mit einer möglichst niedrigen Vorlauftemperatur erreicht wird.
Ist eine Wärmepumpe für jeden Altbau geeignet?
Nicht automatisch. Viele Altbauten können jedoch für eine Wärmepumpe geeignet sein. Vor der Installation sollten Wärmebedarf, Heizkörper und notwendige Vorlauftemperatur geprüft werden.
Was ist effizienter: Luft- oder Erdwärmepumpe?
Das lässt sich nicht pauschal beantworten. Erd- und Grundwasserwärmepumpen können aufgrund der relativ konstanten Wärmequelle sehr effizient arbeiten. Luft-Wasser-Wärmepumpen sind dagegen häufig einfacher zu installieren und flexibler einsetzbar.
Wann ist eine Wärmepumpe eine gute Heizung?
Eine Wärmepumpe arbeitet besonders gut, wenn das Gebäude einen überschaubaren Wärmebedarf hat und mit niedrigen Vorlauftemperaturen beheizt werden kann.
Das bedeutet jedoch nicht, dass ein Haus vor dem Einbau zwingend komplett saniert werden muss. Entscheidend ist eine individuelle Betrachtung des Gebäudes.
Wer über einen Heizungstausch nachdenkt, sollte deshalb nicht zuerst nach dem leistungsstärksten Gerät suchen. Sinnvoller ist es, zunächst den Wärmebedarf, die Heizflächen und die benötigte Vorlauftemperatur zu analysieren.
Kurz gesagt: Eine Wärmepumpe „erzeugt“ Wärme nicht wie ein Gas- oder Ölkessel. Sie transportiert vorhandene Umweltwärme auf ein höheres Temperaturniveau und macht sie für Heizung und Warmwasser nutzbar. Richtig geplant und effizient betrieben, kann sie damit eine leistungsfähige Alternative zu fossilen Heizsystemen sein.
Hinweis: Technische Anforderungen, Förderbedingungen und gesetzliche Vorgaben können sich ändern. Vor einer konkreten Investitionsentscheidung sollten die aktuell geltenden Rahmenbedingungen und die Eignung des eigenen Gebäudes fachlich geprüft werden.
