Eine Wärmepumpe ist für viele Hausbesitzer der Schlüssel zu einer modernen, klimafreundlichen und effizienten Heiztechnik. Doch wie schafft es dieses System eigentlich, Wärme aus der Umgebung zu gewinnen und für dein Zuhause nutzbar zu machen? In diesem Blogbeitrag erklären wir dir, wie eine Wärmepumpe funktioniert, welche Arten es gibt und worauf du achten solltest.
Grundprinzip der Wärmepumpe
Das Prinzip der Wärmepumpe basiert auf einem einfachen physikalischen Vorgang: Wärme wandert immer von einem warmen zu einem kälteren Bereich. Eine Wärmepumpe kehrt diesen natürlichen Vorgang mithilfe von Technik um und entzieht der Umwelt – also Luft, Erde oder Wasser – Energie, auch wenn diese auf den ersten Blick nicht nutzbar erscheint. Selbst bei Außentemperaturen um den Gefrierpunkt steckt noch genügend Energie in der Luft, die sich mit der Wärmepumpe herausziehen lässt. Diese Energie wird dann auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und kann im Haus zum Heizen oder für die Warmwasserbereitung verwendet werden.
Die zentralen Bauteile
Eine Wärmepumpe besteht im Wesentlichen aus vier Komponenten: Verdampfer, Kompressor, Kondensator und Expansionsventil. Im Verdampfer nimmt ein spezielles Kältemittel die Wärme aus der Umgebung auf. Da Kältemittel schon bei sehr niedrigen Temperaturen verdampfen, reicht die Umweltenergie dafür aus. Der Kompressor komprimiert dieses verdampfte Kältemittel anschließend und erhöht dadurch den Druck und die Temperatur. Im Kondensator gibt das Kältemittel die gewonnene Wärme an den Heizkreislauf des Hauses ab. Über das Expansionsventil entspannt sich das Kältemittel wieder, kühlt ab und der Kreislauf beginnt von vorne. Dieses System läuft kontinuierlich und sorgt dafür, dass die gewonnene Umweltenergie zuverlässig in Heizwärme umgewandelt wird.
Unterschiedliche Wärmequellen
Je nach Wärmepumpentyp unterscheidet sich die Quelle der Umweltenergie. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Umgebungsluft, was den Einbau besonders unkompliziert macht. Erd-Wärmepumpen hingegen greifen über Sonden oder Flächenkollektoren auf die im Erdreich gespeicherte Wärme zu. Das sorgt für eine besonders hohe Effizienz, erfordert aber auch entsprechende bauliche Maßnahmen. Wasser-Wasser-Wärmepumpen schließlich nutzen das Grundwasser als Energiequelle. Da Wasser über das ganze Jahr hinweg relativ konstante Temperaturen hat, liefern diese Anlagen besonders gleichmäßige Leistungen. Jede dieser Varianten hat ihre Vor- und Nachteile, die je nach Grundstück, Budget und Heizbedarf abgewogen werden sollten.
Effizienz und Jahresarbeitszahl
Die Effizienz einer Wärmepumpe wird meist über die sogenannte Jahresarbeitszahl (JAZ) ausgedrückt. Sie beschreibt das Verhältnis von erzeugter Wärme zu eingesetztem Strom. Eine JAZ von 4 bedeutet beispielsweise, dass aus einer Kilowattstunde Strom vier Kilowattstunden Heizwärme entstehen. Je höher dieser Wert, desto effizienter arbeitet deine Wärmepumpe. Die Effizienz hängt dabei nicht nur von der Technik selbst ab, sondern auch von den baulichen Gegebenheiten des Hauses, der Art des Heizsystems (Fußbodenheizung oder Heizkörper) und der Wahl der Wärmequelle.
Wärmepumpe im Heizsystem
Damit eine Wärmepumpe optimal arbeiten kann, muss sie in ein passendes Heizsystem eingebunden werden. Besonders effizient ist der Betrieb in Kombination mit Flächenheizungen wie einer Fußboden- oder Wandheizung, da diese mit niedrigen Vorlauftemperaturen auskommen. Aber auch der Betrieb mit modernen Heizkörpern ist möglich, solange die gesamte Anlage richtig ausgelegt wird. Zusätzlich kann die Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage kombiniert werden, sodass du den benötigten Strom selbst erzeugst und die Betriebskosten weiter senkst.
Wärmepumpe im Winter
Auch bei Minusgraden arbeitet eine Wärmepumpe zuverlässig. Das liegt am eingesetzten Kältemittel, das schon bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft und im Kreislauf so viel Wärmeenergie bereitstellt, dass dein Zuhause angenehm warm bleibt. Während bei Erd- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen konstante Temperaturen im Boden und Grundwasser für einen gleichbleibend hohen Wirkungsgrad sorgen, sinkt die Effizienz von Luft-Wasser-Wärmepumpen bei sehr kaltem Wetter etwas. Moderne Geräte sind jedoch so ausgelegt, dass sie auch in Frostperioden zuverlässig heizen. Bei extremen Temperaturen von etwa -20 °C und darunter unterstützt ein integrierter Heizstab den Betrieb der Wärmepumpe. So bleibt die Wärmeversorgung selbst in außergewöhnlich kalten Phasen zuverlässig gesichert. Alternativ lässt sich eine Wärmepumpe auch als Hybridsystem in Kombination mit einer Gastherme betreiben, welche die Spitzenlast im Winter übernimmt.
Vorteile der Wärmepumpe
Die Vorteile einer Wärmepumpe liegen auf der Hand: Sie nutzt erneuerbare Energiequellen, senkt langfristig die Heizkosten und macht dich unabhängiger von fossilen Brennstoffen. Da sie keinen direkten CO₂-Ausstoß verursacht, leistest du mit dem Umstieg zudem einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz. Darüber hinaus ist die Wärmepumpe vielseitig einsetzbar – sie kann nicht nur heizen, sondern in vielen Fällen auch kühlen, indem der Kreislauf einfach umgekehrt betrieben wird.
FAQ zur Wärmepumpen-Funktionsweise
Welche Wärmequelle ist am effizientesten?
Die höchste Effizienz erreichen Erd- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen, da sie auf konstante Temperaturen im Erdreich oder Grundwasser zurückgreifen. Luft-Wasser-Wärmepumpen sind etwas wetterabhängiger, dafür aber deutlich einfacher zu installieren und daher am weitesten verbreitet.
Braucht man für jede Wärmepumpe einen Pufferspeicher?
Nicht jede Wärmepumpe benötigt einen Pufferspeicher, doch er bringt klare Vorteile. Er sorgt für einen gleichmäßigeren Betrieb, reduziert das häufige An- und Ausschalten und erhöht damit die Lebensdauer. Zudem kann er überschüssige Energie zwischenspeichern und so die Effizienz steigern.
Was ist sparsamer: eine Gasheizung oder eine Wärmepumpe?
Auf lange Sicht arbeitet eine Wärmepumpe sparsamer, da sie einen Großteil der Energie aus Umweltwärme bezieht. Zwar sind die Anschaffungskosten höher als bei einer Gasheizung, dafür sind die laufenden Kosten meist niedriger – vor allem, wenn du Strom aus einer Photovoltaikanlage nutzt.
Wie oft muss Kältemittel in einer Wärmepumpe nachgefüllt werden?
In der Regel muss Kältemittel bei einer Wärmepumpe nicht nachgefüllt werden. Ein Nachfüllen ist nur nötig, wenn eine Undichtigkeit im System vorliegt. Damit das frühzeitig erkannt wird, ist eine regelmäßige Wartung durch ein Fachunternehmen empfehlenswert.
Vereist eine Wärmepumpe bei kaltem Wetter?
Ja, bei feucht-kaltem Wetter kann sich das Außengerät einer Luft-Wärmepumpe kurzzeitig mit Eis überziehen. Das ist ein normaler Prozess und beeinträchtigt die Heizleistung nur vorübergehend. Moderne Geräte starten automatisch einen Abtauvorgang, der das Eis entfernt und den Verdichter wieder einsatzbereit macht.
Ist eine Wärmepumpe im Altbau wirklich sinnvoll?
Ja, auch im Altbau kann eine Wärmepumpe sinnvoll sein, wenn das Gebäude ausreichend gedämmt ist oder niedrige Vorlauftemperaturen benötigt werden. Gegebenenfalls ist es sinnvoll, Heizkörper auszutauschen oder eine Fußbodenheizung nachzurüsten, um die Effizienz zu verbessern.
Was kostet eine Bohrung für eine Sole-Wärmepumpe?
Die Kosten für eine Erdsondenbohrung hängen stark von der benötigten Tiefe und den Bodenverhältnissen ab. Üblicherweise musst du mit etwa 50 bis 100 Euro pro Bohrmeter rechnen. Für ein Einfamilienhaus können so Gesamtkosten im Bereich von 5.000 bis 12.000 Euro entstehen.
Wie hoch ist die Förderung für Wärmepumpen?
Der Staat unterstützt den Einbau einer Wärmepumpe mit bis zu 70 % der förderfähigen Kosten. Die Förderung setzt sich aus einer Grundförderung und verschiedenen Boni zusammen, zum Beispiel für besonders effiziente Geräte oder beim Austausch alter Heizungen. Wichtig ist, dass du den Antrag rechtzeitig im KfW-Portal stellst, bevor die Arbeiten beginnen.