Wärmepumpen sind mittlerweile im Neubau das beliebteste Heizungssystem. Aber auch im Bestand nimmt ihre Zahl kontinuierlich zu. Nicht ohne Grund, denn sie versorgen das Haus umweltfreundlich und kostengünstig mit wohligen Temperaturen. Wie eine Wärmepumpe funktioniert, welche Wärmepumpenarten es gibt und für wen sich die Heizungsanlage lohnt, erfährst du in diesem Ratgeber.
Was ist eine Wärmepumpe?
Eine Wärmepumpe ist ein klimafreundliches Heizungssystem, das Wärme aus der Umwelt gewinnt und zum Heizen bzw. zur Erzeugung von Warmwasser nutzbar macht. Als Wärmequelle können die Luft, das Erdreich oder das Grundwasser dienen. Einige Wärmepumpenmodelle können die Räume im Sommer auch kühlen.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe als Heizung?
Eine Wärmepumpe funktioniert im Prinzip wie ein Kühlschrank – nur in umgekehrter Richtung. Während der Kühlschrank seinem Innenraum Wärme entzieht und nach außen hin abgibt, nutzt die Wärmepumpe die Energie der Umgebung, um das Hausinnere zu beheizen. Grundlage ist ein Kreislaufprozess, der sich in vier einfachen Schritten zusammenfassen lässt:
- Verdampfen: Die aus der Umgebung gewonnene Energie wird in den Verdampfer geleitet, in dem sich ein flüssiges Kältemittel befindet. Es genügt bereits eine Wärmequelle mit niedrigen Temperaturen, damit das Kältemittel verdampft.
- Verdichten: In einem Kompressor wird das gasförmige Kältemittel anschließend verdichtet. Dadurch erhöhen sich Druck und Temperatur des Gases.
- Verflüssigen: Das komprimierte, heiße Gas gelangt in den Kondensator (Verflüssiger), wo es seine Wärme über einen Wärmetauscher an das Heizwasser abgibt. Dadurch verflüssigt es sich wieder.
- Entspannen: Im Entspannungs- bzw. Expansionsventil wird der Druck des Kältemittels verringert. Dabei kühlt es weiter ab, bis es seine Ausgangstemperatur erreicht hat. Das Kältemittel fließt zurück zum Verdampfer und der Kreislauf beginnt von Neuem.
Damit der Wärmepumpenkreislauf in Gang kommt, muss Antriebsenergie zugeführt werden – meist in Form von Strom. Es gibt aber auch Modelle, die Gas nutzen. Wenn du deine Wärmepumpe CO2-neutral betreiben möchtest, kannst du sie entweder komplett mit Ökostrom speisen oder du verwendest sauberen Strom aus der hauseigenen Photovoltaikanlage.
Welche Vorteile hat eine Wärmepumpe gegenüber anderen Heizungen?
Im Vergleich zu anderen Heizungsarten besitzen Wärmepumpen zahlreiche Vorteile:
- Umweltwärme steht überall und kostenlos zur Verfügung.
- Eine Wärmepumpe hilft dir dabei, dich ein großes Stück unabhängiger von fossilen Energieträgern zu machen.
- Wärmepumpen punkten mit einer besonders günstigen CO2-Bilanz und schonen das Klima. Da keine Verbrennung stattfindet, stoßen sie keinen Feinstaub aus.
- Mit einer Wärmepumpe erfüllst du die strengen Vorgaben des Gebäudeenergiegesetzes (GEG).
Welche Voraussetzungen müssen für eine Wärmepumpe erfüllt sein?
Wärmepumpen rechnen sich vor allem dann, wenn sie mit geringen Vorlauftemperaturen betrieben werden. Die Vorlauftemperatur ist die Temperatur des Heizungswassers, nachdem es erwärmt wurde. Je niedriger diese ist, desto weniger Energie muss eine Wärmepumpe aufwenden, um die Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle und dem Heizungswasser zu überwinden.
Damit eine Wärmepumpe mit geringen Vorlauftemperaturen betrieben werden kann, braucht es zwei wichtige Voraussetzungen: eine gute Dämmung und Heizkörper mit einer großen Oberfläche. In einem ungedämmten Altbau ist der Einsatz einer Wärmepumpe dagegen nicht sinnvoll.
Ideal ist die Kombination mit einer Fußbodenheizung. Bei einem Neubau kann diese schon während der Planungsphase berücksichtigt werden. Im Altbau ist eine Nachrüstung jedoch nicht immer möglich. Hier können Wand- und Deckenheizungen, große Plattenheizkörper oder spezielle Niedertemperatur-Heizkörper eine Alternative sein.
Wie effektiv ist eine Wärmepumpe?
Je nach Wärmequelle und Zustand des Gebäudes erzeugen Wärmepumpen mit einer Kilowattstunde (kWh) Strom 3–5 kWh Wärme. Das Verhältnis von eingesetzter elektrischer Energie zur abgegebenen Wärme wird in zwei Kennzahlen ausgedrückt: dem COP-Wert (coefficient of performance) und der Jahresarbeitszahl (JAZ). Beide spiegeln damit die Leistungsfähigkeit und Effizienz einer Wärmepumpe wider. Je höher die Zahl, desto effizienter ist das Gerät.
- COP-Wert: bezieht sich nur auf die Wärmepumpe und wird unter Laborbedingungen ermittelt. Der COP-Wert kann als Vergleichskriterium bei der Auswahl der passenden Wärmepumpe herangezogen werden. Wärmepumpen lohnen sich ab einem Wert von 3. Modelle mit einem Wert unter 2 gelten dagegen als unwirtschaftlich.
- Jahresarbeitszahl (JAZ): bezieht sich auf die gesamte Heizungsanlage und wird unter realen Bedingungen über einen längeren Zeitraum gemessen. Die JAZ ist damit aussagekräftiger als der COP-Wert. Effiziente Wärmepumpen erreichen Jahresarbeitszahlen zwischen 3 und 5.
Hinweis: Eine Wärmepumpe mit einem niedrigeren COP-Wert kann in einem gut gedämmten Neubau eine bessere Jahresarbeitszahl erzielen als eine Wärmepumpe mit einem hohen COP-Wert in einem Altbau mit unzureichender Dämmung.
Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?
Je nachdem, welche Wärmequelle sie nutzen, unterscheidet man drei verschiedene Wärmepumpenarten: Luftwärmepumpen, Erdwärmepumpen und Grundwasser-Wärmepumpen. Neben den Wärmepumpen zum Heizen gibt es noch Warmwasser-Wärmepumpen, die entkoppelt vom eigentlichen Heizungssystem sind und lediglich der Warmwasserbereitung dienen. Ihre Wärme beziehen sie über die Umgebungsluft oder über die Abluft.
Gut zu wissen: Die Bezeichnung einer Wärmepumpe setzt sich aus zwei Teilen zusammen – die Wärmequelle und dem wärmetransportierenden Mittel. Das ist in den meisten Fällen das Heizungswasser.
Luft-Wasser-Wärmepumpen
Luft-Wasser-Wärmepumpen gewinnen Wärme aus der Luft. Sie lassen sich einfach und kostengünstig installieren, da die Wärmequelle sofort zur Verfügung steht und nicht erst aufwendig erschlossen werden muss. Bei der Standortwahl sind Hausbesitzer flexibel: Luftwärmepumpen können sowohl innen als auch außen aufgestellt werden. Im Neubau entscheidet man sich aufgrund der möglichen Lärmentwicklung meist für die Innenaufstellung. Luftwärmepumpen sind nicht nur als Monoblock, sondern auch als Split-Geräte erhältlich. Letztere bestehen aus einer Außen- und einer Inneneinheit.
Luftwärmepumpen besitzen einen entscheidenden Nachteil: Gerade dann, wenn geheizt werden soll, ist die Wärmequelle am kältesten. Ist es zu kalt, muss ein zusätzlicher Wärmeerzeuger, meist ein elektrischer Heizstab, einspringen. Deshalb sind sie im Vergleich zu anderen Wärmepumpenarten weniger effizient. Vor der Anschaffung solltest du prüfen, ob nicht eine Sole-Wasser-Wärmepumpe oder eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe möglich ist.
Sole-Wasser-Wärmepumpen
Erdwärmepumpen entziehen dem Erdreich mithilfe einer frostgeschützten Flüssigkeit – einer Sole – Wärme. Daher auch die Bezeichnung Sole-Wasser-Wärmepumpen. Dafür nutzen sie entweder Erdkollektoren oder Erdsonden. Erdkollektoren werden oberflächennah verlegt und brauchen ausreichend Platz auf dem Grundstück. Das Areal darf später nicht versiegelt oder mit tiefwurzelnden Pflanzen bepflanzt werden.
Erdsonden werden dagegen über Bohrungen in das Erdreich gebracht. Sie sparen nicht nur Platz, sondern arbeiten auch effizienter als Erdkollektoren. Für die Bohrung benötigen Hausbesitzer jedoch eine Genehmigung. Zudem ist die Installation einer Wärmepumpe mit Erdsonden teurer.
Wasser-Wasser-Wärmepumpen
Die besten Effizienzwerte erreichen Wasser-Wasser-Wärmepumpen, da die Temperaturen des Grundwassers auch im Winter konstant bei etwa 10 °C liegen. Sie können aber nur dann eingebaut werden, wenn das Grundwasser in ausreichender Menge und Qualität vorhanden ist. Die Installation ist mit einem hohen Planungsaufwand verbunden und im Vergleich zu anderen Wärmepumpenarten teurer. Um die Wärmequelle nutzen zu können, müssen zwei Brunnen gebohrt werden. Einer dient der Entnahme des Wassers, der andere ist für die Rückführung verantwortlich. Die Brunnenbohrung ist genehmigungspflichtig und nicht überall erlaubt. Der hohe Aufwand und die Mehrkosten einer Grundwasser-Wärmepumpe lohnen sich vor allem bei größeren Gebäuden mit einem entsprechend hohen Wärmebedarf.
Luft-Luft-Wärmepumpen
Luft-Luft-Wärmepumpen verwenden die Umgebungsluft oder die Abluft zur Wärmegewinnung. Die Wärme wird anschließend über das Lüftungssystem an die Frischluft abgegeben. Zum Heizen werden also keine Heizkörper oder Heizflächen benötigt. Voraussetzung ist ein sehr geringer Wärmebedarf. Sie werden vorwiegend in Passivhäusern installiert, die ohne konventionellen Heizkessel auskommen. Aber auch Neubauten mit sehr hohem Dämmstandard kommen in Frage. Für die Altbausanierung sind Luft-Luft-Wärmepumpen dagegen nicht zu empfehlen.
Alle Vor- und Nachteile der verschiedenen Wärmepumpen auf einen Blick
Wärme- pumpenart | Vorteile | Nachteile | Einsatzgebiet | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
Luft-Wasser-Wärmepumpe | Vorteile | vergleichsweise geringe Investitionskosten, genehmigungsfrei, einfach zu installieren, keine Erdarbeiten notwendig, flexibel in der Aufstellung, platzsparend | Nachteile | Abhängigkeit von der Außentemperatur, mögliche Lärmemissionen bei Außenaufstellung, weniger effizient als andere Wärmepumpenarten | Einsatzgebiet | Neubau und Sanierung, dort, wo der Einsatz einer Erdwärmepumpe aus Platzgründen oder wegen fehlender Genehmigungen nicht möglich ist |
Sole-Wasser-Wärmepumpe | Vorteile | arbeiten sehr effizient, lange Lebensdauer | Nachteile | Erdkollektoren haben einen hohen Platzbedarf, Tiefenbohrung für Erdsonden ist genehmigungspflichtig, höhere Kosten als Luftwärmepumpen | Einsatzgebiet | Neubau und Sanierung, Erdkollektoren erfordern eine ausreichend große Grundstücksfläche |
Wasser-Wasser-Wärmepumpe | Vorteile | effizienteste Wärmepumpenart, sehr langlebig und zuverlässig | Nachteile | sehr hohe An-schaffungs- und Installationskosten, der Einsatz ist nicht überall erlaubt, komplexes und zeitintensives Genehmigungsverfahren | Einsatzgebiet | Neubau und Sanierung, Gebäude mit einem hohen Wärmebedarf, z. B. Zwei- und Mehrfamilienhäuser |
Luft-Luft-Wärmepumpe | Vorteile | geringe An-schaffungs- und Installationskosten, sehr geringe Heizkosten, wenn alle Voraussetzungen erfüllt sind, platzsparend | Nachteile | nicht überall einsetzbar, besitzen die geringste Effizienz, wartungsintensiver als andere Wärmepumpenarten | Einsatzgebiet | Passivhäuser oder Gebäude mit einem sehr geringen Energiebedarf, ein entsprechendes Luftverteilungssystem muss vorhanden sein |
Wie teuer ist eine Wärmepumpe für ein Einfamilienhaus?
Die Kosten einer Wärmepumpe richten sich nach ihrer Leistungsklasse, der Größe, dem Hersteller und der genutzten Wärmequelle. Die Preise können stark variieren. Folgende Richtwerte dienen als grober Überblick über die Investitionskosten:
- Luft-Wasser-Wärmepumpe: 30.000 €
- Luft-Luft-Wärmepumpe: 30.000 €
- Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdkollektoren: 35.000 €
- Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdsonden: 40.000 €
- Wasser-Wasser-Wärmepumpe: 45.000 €
Gibt es eine Förderung für Wärmepumpen?
Im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) übernimmt der Staat einen Großteil der Kosten. Derzeit wird der Einbau einer Wärmepumpe mit 25–40 % bezuschusst. 2024 sollen neue Förderrichtlinien in Kraft treten. Die Förderung setzt sich aus folgenden Bausteinen zusammen:
- Grundförderung von 30 %
- Geschwindigkeitsbonus von 25 %, wenn der Austausch einer fossilen Heizung bis Ende 2024 stattfindet. Bis 2026 sinkt der Bonus auf 20 %.
- Effizienzbonus von 5 % für den Kauf von Erdwärmepumpen oder von Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln.
- Einkommensbonus von 30 % bei einem Haushaltseinkommen unter 40.000 € pro Jahr.
Die Förderung ist auf maximal 70 % begrenzt. Es werden nur Investitionskosten bis 30.000 € berücksichtigt.
