Wärmepumpe: Der komplette Ratgeber
Wärmepumpen haben sich zur dominierenden Heiztechnologie entwickelt. Laut Statistischem Bundesamt wurden 2023 in über 70% aller Neubauten Wärmepumpen als primäre Wärmequelle installiert. Der weltweite Markt erreichte 2024 ein Volumen von rund 70 Milliarden US-Dollar.
Diese Entwicklung hat mehrere Ursachen: steigende Preise für fossile Brennstoffe, zunehmendes Umweltbewusstsein und attraktive Förderprogramme. Hinzu kommt der technische Fortschritt, der Wärmepumpen effizienter und leiser gemacht hat.
Dieser Ratgeber erklärt das Funktionsprinzip, vergleicht die verschiedenen Wärmepumpen-Typen, beleuchtet Kosten und Förderung und gibt Hinweise zur richtigen Dimensionierung. Sie finden außerdem Verweise auf unsere vertiefenden Fachartikel zu Einzelthemen.
Was ist eine Wärmepumpe?
Eine Wärmepumpe ist ein Gerät, das Wärme von einem niedrigeren auf ein höheres Temperaturniveau transportiert. Das Prinzip ist identisch mit dem eines Kühlschranks – nur das Ziel ist umgekehrt: Während der Kühlschrank seinem Innenraum Wärme entzieht und an die Umgebung abgibt, entzieht die Wärmepumpe der Umgebung Wärme und gibt sie an das Heizsystem ab.
Der Kreislauf in vier Phasen
Der Wärmepumpenkreislauf besteht aus vier aufeinander folgenden Phasen:
| Phase | Komponente | Vorgang | Aggregatzustand |
|---|---|---|---|
| 1 | Verdampfer | Wärmeaufnahme aus der Umgebung | Flüssig → Gasförmig |
| 2 | Verdichter | Druckerhöhung und Erwärmung | Gasförmig (heiß) |
| 3 | Verflüssiger | Wärmeabgabe an Heizung | Gasförmig → Flüssig |
| 4 | Expansionsventil | Druckabbau und Abkühlung | Flüssig (kalt) |
Das Kältemittel durchläuft diesen Kreislauf kontinuierlich. Es nimmt bei niedriger Temperatur Wärme auf und gibt sie bei höherer Temperatur wieder ab. Der Verdichter (Kompressor) ist dabei die einzige Komponente, die elektrische Energie benötigt.
Physikalischer Hintergrund: Die Wärmepumpe widerspricht nicht der Thermodynamik. Die elektrische Energie des Kompressors ermöglicht den Transport von Wärme gegen das natürliche Temperaturgefälle.
Eine ausführliche Erklärung der physikalischen Grundlagen finden Sie im Artikel Der Anti-Kühlschrank: Wie funktioniert eine Wärmepumpe?.
Die Komponenten im Überblick
Jede Wärmepumpe besteht aus den gleichen Grundkomponenten, die im geschlossenen Kreislauf zusammenarbeiten:
| Komponente | Funktion | Merkmale |
|---|---|---|
| Verdampfer | Nimmt Wärme aus der Umgebung auf | Wärmetauscher, großflächig |
| Verdichter | Komprimiert das Kältemittel | Elektrisch angetrieben, Hauptenergieverbraucher |
| Verflüssiger | Gibt Wärme an Heizung ab | Wärmetauscher, kompakt |
| Expansionsventil | Reduziert Druck und Temperatur | Drosselorgan, wartungsfrei |
| Kältemittel | Transportiert die Wärme | Verdampft bei niedriger Temperatur |
Kältemittel im Wandel
Traditionelle Kältemittel wie R410A haben ein hohes Treibhauspotenzial (GWP). Moderne Wärmepumpen setzen zunehmend auf R290 (Propan) mit einem GWP von nur 3 (gegenüber 2088 bei R410A). R290 ist brennbar, weshalb die Füllmengen begrenzt und Sicherheitsabstände einzuhalten sind.
Details zu den einzelnen Bauteilen erklärt der Artikel Die Komponenten: Wärmetauscher, Kompressor und Expansionsventil.
Wärmepumpen-Typen im Vergleich
Wärmepumpen werden nach ihrer Wärmequelle und dem Wärmeträger für die Heizung klassifiziert. Die drei gängigsten Typen für Wohngebäude sind:
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe entzieht der Außenluft Wärme und überträgt sie auf das Heizungswasser. Sie ist der mit Abstand häufigste Typ in Deutschland.
Vorteile:
- Geringe Installationskosten
- Keine Genehmigung erforderlich
- Flexible Aufstellung (innen oder außen)
- Schnelle Installation
Nachteile:
- Effizienz sinkt bei tiefen Außentemperaturen
- Geräuschentwicklung der Außeneinheit
- Höhere Betriebskosten als Sole-Wasser
Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärme)
Die Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzt die konstante Temperatur des Erdreichs. Die Wärme wird über Erdkollektoren (horizontal) oder Erdsonden (vertikal) aufgenommen.
Vorteile:
- Höchste Effizienz (konstante Quelltemperatur)
- Geräuschlos (keine Außeneinheit)
- Kann im Sommer passiv kühlen
- Niedrigste Betriebskosten
Nachteile:
- Hohe Investitionskosten (Bohrung)
- Genehmigung für Sonden erforderlich
- Große Grundstücksfläche für Kollektoren
- Längere Planungs- und Bauzeit
Luft-Luft-Wärmepumpe
Die Luft-Luft-Wärmepumpe erwärmt direkt die Raumluft ohne Wasserkreislauf. Sie ist in Deutschland weniger verbreitet.
Vorteile:
- Kann heizen und kühlen
- Geringe Investitionskosten
- Schnelle Reaktion auf Temperaturänderungen
Nachteile:
- Keine Warmwasserbereitung
- Erfordert Luftkanalsystem oder Innengeräte
- Weniger effizient als wassergeführte Systeme
Vergleichstabelle der Wärmepumpen-Typen
| Kriterium | Luft-Wasser | Sole-Wasser | Luft-Luft |
|---|---|---|---|
| Anschaffung | 10.000–20.000 € | 18.000–35.000 € | 8.000–15.000 € |
| JAZ | 3,0–4,0 | 4,0–5,0 | 2,5–3,5 |
| Platzbedarf | Gering | Groß (Erdarbeiten) | Gering |
| Genehmigung | Nein | Ja (Sonden) | Nein |
| Warmwasser | Ja | Ja | Nein |
| Kühlung | Optional | Passiv möglich | Ja |
| Geräusche | Außeneinheit hörbar | Leise | Innengeräte hörbar |
| Ideal für | Neubau, Altbau | Neubau mit Grundstück | Ergänzungsheizung |
Mehr zu den verschiedenen Typen und der Kombination mit Solaranlagen erfahren Sie im Artikel Wärmepumpen-Typen und das Dreamteam mit Solaranlagen.
Kennzahlen verstehen: COP, JAZ, SCOP
Die Effizienz einer Wärmepumpe wird durch verschiedene Kennzahlen ausgedrückt. Das Verständnis dieser Werte ist entscheidend für die Bewertung und den Vergleich von Geräten.
COP – Coefficient of Performance
Der COP ist ein Momentanwert, der unter standardisierten Laborbedingungen (z.B. A2/W35 = 2°C Außenluft, 35°C Vorlauf) gemessen wird.
Berechnung:
COP = Wärmeleistung (kW) ÷ Elektrische Leistung (kW)
Ein COP von 4 bedeutet: Aus 1 kW Strom werden 4 kW Wärme erzeugt.
SCOP – Seasonal Coefficient of Performance
Der SCOP berücksichtigt verschiedene Betriebspunkte über eine Heizperiode und ist aussagekräftiger als der COP. Er wird nach DIN EN 14825 ermittelt und auf dem EU-Energielabel angegeben.
JAZ – Jahresarbeitszahl
Die JAZ ist die reale Effizienz einer installierten Wärmepumpe über ein gesamtes Jahr. Sie berücksichtigt alle Betriebsbedingungen, Teillast und Hilfsenergie.
Berechnung nach VDI 4650:
JAZ = Erzeugte Wärme (kWh/a) ÷ Verbrauchter Strom (kWh/a)
Bewertung der JAZ
| JAZ | Bewertung | Typische Anwendung |
|---|---|---|
| < 3,0 | Unzureichend | Alte Anlagen, ungünstige Bedingungen |
| 3,0–3,5 | Akzeptabel | Altbau mit hoher Vorlauftemperatur |
| 3,5–4,0 | Gut | Standard-Neubau |
| > 4,0 | Sehr gut | Neubau mit Fußbodenheizung, Erdwärme |
Förderbedingung: Für die BEG-Förderung ist eine JAZ von mindestens 3,0 nachzuweisen. Luft-Wasser-Wärmepumpen müssen zusätzlich eine Schallleistung von maximal 50 dB(A) einhalten.
Detaillierte Erklärungen zu den Kennzahlen und ihrer Berechnung finden Sie im Artikel Kennzahlen und Dimensionierung von Wärmepumpen.
Die richtige Größe wählen
Die korrekte Dimensionierung einer Wärmepumpe ist entscheidend für Effizienz und Komfort. Eine überdimensionierte Wärmepumpe taktet häufig (schaltet ein und aus), was den Verschleiß erhöht und die Effizienz senkt.
Heizlast als Basis
Die Heizlast gibt an, wie viel Wärmeleistung bei der tiefsten zu erwartenden Außentemperatur benötigt wird. Sie wird nach DIN EN 12831 berechnet.
Überschlagswerte für die spezifische Heizlast:
| Gebäudetyp | Spezifische Heizlast |
|---|---|
| Passivhaus | 10–20 W/m² |
| KfW 40 | 25–35 W/m² |
| Neubau EnEV 2016 | 40–50 W/m² |
| Altbau nach 1995 | 60–80 W/m² |
| Altbau vor 1980 | 100–150 W/m² |
| Unsanierter Altbau vor 1960 | 120–180 W/m² |
Faustformel für die Heizlast
Heizlast (kW) = Wohnfläche (m²) × Spezifischer Wert (W/m²) ÷ 1000
Beispiel: Ein Neubau mit 150 m² und 45 W/m² benötigt: 150 × 45 ÷ 1000 = 6,75 kW Heizlast
Zuschlag für Warmwasser
Für die Warmwasserbereitung wird ein Zuschlag addiert:
- Durchschnittlicher Haushalt: +0,25 kW pro Person
- Bei Warmwasser-Wärmepumpe: Entfällt
Komplettes Beispiel:
- 150 m² Neubau: 6,75 kW
- 4-Personen-Haushalt: +1,0 kW
- Gesamt: 7,75 kW → Wärmepumpe mit 8 kW wählen
Überdimensionierung vermeiden: Eine um 20% zu große Wärmepumpe kann die Effizienz um 10–15% senken. Lieber knapp dimensionieren und bei Extremkälte einen Heizstab zuschalten.
Für eine exakte Berechnung nutzen Sie unseren Heizlast-Rechner.
Betriebsweisen
Je nach Gebäude und Anforderungen kommen unterschiedliche Betriebsweisen zum Einsatz.
Monovalenter Betrieb
Die Wärmepumpe deckt den gesamten Wärmebedarf allein. Dies ist der effizienteste Betriebsmodus.
Voraussetzungen:
- Gut gedämmtes Gebäude (Neubau oder saniert)
- Niedertemperatur-Heizsystem (max. 55°C Vorlauf)
- Wärmepumpe auf Heizlast ausgelegt
Bivalenter Betrieb
Die Wärmepumpe arbeitet mit einem zweiten Wärmeerzeuger zusammen. Unterhalb einer bestimmten Außentemperatur (Bivalenzpunkt) schaltet sich die Zusatzheizung zu.
Varianten:
| Variante | Beschreibung |
|---|---|
| Bivalent-parallel | WP und Zusatzheizung arbeiten gleichzeitig |
| Bivalent-alternativ | Unterhalb Bivalenzpunkt nur Zusatzheizung |
| Bivalent-teilparallel | Kombiniert beide Strategien |
Hybrid-Betrieb
Ein Hybrid-System kombiniert Wärmepumpe und Gas-/Öl-Brennwertkessel in einem Gerät. Die Regelung wählt automatisch den wirtschaftlichsten Betrieb.
Entscheidungshilfe:
| Situation | Empfohlene Betriebsweise |
|---|---|
| Neubau, Fußbodenheizung | Monovalent |
| Sanierter Altbau, niedrige VL | Monovalent |
| Altbau mit Heizkörpern 60°C | Bivalent oder Hybrid |
| Altbau, keine Sanierung geplant | Hybrid |
Details zu den Betriebsweisen erklärt der Artikel Betriebsweisen: Monovalent, Bivalent und Hybrid.
Kosten und Wirtschaftlichkeit
Die Kosten einer Wärmepumpe teilen sich in Anschaffung, Installation und laufende Betriebskosten.
Anschaffungskosten (inkl. Installation)
| Wärmepumpen-Typ | Kosten | Bemerkung |
|---|---|---|
| Luft-Wasser | 10.000–20.000 € | Je nach Leistung und Hersteller |
| Sole-Wasser (Kollektor) | 15.000–25.000 € | Inkl. Erdkollektor |
| Sole-Wasser (Sonde) | 18.000–35.000 € | Inkl. Bohrung (80–120 €/m) |
| Wasser-Wasser | 15.000–30.000 € | Inkl. Brunnenanlage |
Betriebskosten berechnen
Die jährlichen Stromkosten lassen sich mit folgender Formel abschätzen:
Stromkosten = Wärmebedarf (kWh/a) ÷ JAZ × Strompreis (€/kWh)
Beispiel:
- Wärmebedarf: 15.000 kWh/a
- JAZ: 4,0
- Strompreis: 0,30 €/kWh
Stromkosten = 15.000 ÷ 4,0 × 0,30 = 1.125 €/Jahr
Vergleich der Heizsysteme
| Kennzahl | Wärmepumpe | Gas-Brennwert | Öl-Brennwert |
|---|---|---|---|
| Energiepreis | 0,30 €/kWh | 0,12 €/kWh | 0,10 €/kWh |
| Wirkungsgrad/JAZ | 4,0 | 0,95 | 0,90 |
| Effektive Kosten | 0,075 €/kWh | 0,126 €/kWh | 0,111 €/kWh |
| Bei 15.000 kWh/a | 1.125 €/a | 1.890 €/a | 1.665 €/a |
Die Wärmepumpe hat bei einer JAZ von 4,0 die niedrigsten Betriebskosten, obwohl Strom teurer ist als Gas oder Öl.
Förderung
Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert Wärmepumpen im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG):
| Komponente | Fördersatz |
|---|---|
| Grundförderung | 30% |
| Einkommensbonus (< 40.000 € Haushaltseinkommen) | +30% |
| Klimageschwindigkeitsbonus (Austausch fossiler Heizung) | +20% |
| Maximale Förderung | 70% |
Tipp: Die Förderung muss vor Beauftragung der Maßnahme beantragt werden. Informieren Sie sich über aktuelle Konditionen auf der BAFA-Website.
Wärmepumpe im Altbau
Die Installation einer Wärmepumpe im Altbau ist möglich, erfordert jedoch besondere Planung.
Herausforderungen
- Hohe Vorlauftemperaturen: Alte Heizkörper benötigen oft 60–70°C
- Schlechte Dämmung: Hohe Heizlast erfordert große Wärmepumpe
- Platzmangel: Aufstellung der Außeneinheit kann schwierig sein
Lösungsansätze
| Maßnahme | Wirkung |
|---|---|
| Dämmung (Fassade, Dach) | Senkt Heizlast um 30–50% |
| Fenstertausch | Reduziert Wärmeverluste |
| Niedertemperatur-Heizkörper | Ermöglichen 45–50°C Vorlauf |
| Fußbodenheizung (Teilflächen) | Reduziert Vorlauftemperatur |
| Hybrid-System | Ergänzt WP bei Extremkälte |
Realistische JAZ-Erwartungen im Altbau
| Gebäudezustand | Vorlauftemperatur | Erwartete JAZ |
|---|---|---|
| Unsaniert, alte Heizkörper | 60–70°C | 2,5–3,0 |
| Teilsaniert | 50–55°C | 3,0–3,5 |
| Saniert, neue Heizkörper | 45–50°C | 3,5–4,0 |
| Saniert, Fußbodenheizung | 35–40°C | 4,0–4,5 |
Faustformel: Jede Absenkung der Vorlauftemperatur um 5°C verbessert die JAZ um etwa 0,3–0,5 Punkte.
Das Dreamteam: Wärmepumpe + Photovoltaik
Die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaikanlage bietet besondere Vorteile: Der selbst erzeugte Solarstrom betreibt die Wärmepumpe, wodurch die Betriebskosten sinken und die CO₂-Bilanz verbessert wird.
Synergien der Kombination
- Eigenverbrauch steigern: Überschüssiger Solarstrom treibt die Wärmepumpe an
- Stromkosten senken: Kostenloser Strom statt 0,30 €/kWh
- CO₂-neutral heizen: Erneuerbare Energie für Wärme
- Unabhängigkeit: Weniger Abhängigkeit vom Stromnetz
Dimensionierungsempfehlung
| Komponente | Dimensionierung | Beispiel (150 m²) |
|---|---|---|
| Wärmepumpe | Nach Heizlast | 8 kW |
| PV-Anlage | Normale Größe + 2–3 kWp | 10 kWp |
| Batteriespeicher | Optional, 8–12 kWh | 10 kWh |
Beispielrechnung
Ausgangssituation:
- 150 m² Neubau, 4 Personen
- 8 kW Wärmepumpe, JAZ 4,0
- Wärmebedarf: 15.000 kWh/a → Strombedarf WP: 3.750 kWh/a
- Haushaltsstrom: 4.000 kWh/a
- Gesamt: 7.750 kWh/a Strombedarf
Mit 10 kWp PV und 10 kWh Speicher:
- PV-Ertrag: ca. 10.000 kWh/a
- Eigenverbrauch: ca. 5.000 kWh/a (50%)
- Autarkiegrad: ca. 65%
- Strombezug: nur 2.750 kWh/a
- Einsparung: ca. 1.500 €/a
Mehr zur Kombination im Artikel Wärmepumpen-Typen und das Dreamteam mit Solaranlagen.
Vor- und Nachteile im Überblick
Vorteile
| Vorteil | Erläuterung |
|---|---|
| Hohe Effizienz | JAZ 3–5: Aus 1 kWh Strom werden 3–5 kWh Wärme |
| Umweltfreundlich | Keine direkten CO₂-Emissionen, erneuerbar mit Ökostrom |
| Niedrige Betriebskosten | Bei guter JAZ günstiger als Gas/Öl |
| Lange Lebensdauer | 15–25 Jahre, wartungsarm |
| Kein Brennstofflager | Kein Öltank, kein Gasanschluss erforderlich |
| Kühlung möglich | Viele Modelle können im Sommer kühlen |
| Förderung | Bis zu 70% staatliche Zuschüsse |
Nachteile
| Nachteil | Erläuterung |
|---|---|
| Hohe Investition | 10.000–35.000 € je nach Typ |
| Stromabhängig | Bei Stromausfall keine Heizung |
| Effizienz bei Kälte | Luft-WP verliert bei -15°C deutlich |
| Geräuschentwicklung | Außeneinheit ist hörbar (35–50 dB) |
| Niedrige Vorlauftemperatur | Nicht für alle Heizsysteme geeignet |
| Planungsaufwand | Sorgfältige Auslegung erforderlich |
Häufige Fragen (FAQ)
Lohnt sich eine Wärmepumpe im Altbau?
Ja, unter bestimmten Voraussetzungen. Entscheidend sind die erreichbare Vorlauftemperatur und die Heizlast. Bei Vorlauftemperaturen unter 55°C und einer JAZ von mindestens 3,0 ist eine Wärmepumpe wirtschaftlich sinnvoll. Ein Hybrid-System kann die bessere Wahl sein, wenn hohe Vorlauftemperaturen erforderlich bleiben.
Wie laut ist eine Wärmepumpe?
Moderne Luft-Wasser-Wärmepumpen erreichen Schallleistungspegel von 35–55 dB(A). Zum Vergleich: Ein Kühlschrank erzeugt etwa 40 dB(A), normale Gesprächslautstärke liegt bei 60 dB(A). Die Aufstellung sollte Mindestabstände zu Nachbarn und Schlafzimmern einhalten.
Wie lange hält eine Wärmepumpe?
Die Lebensdauer beträgt bei regelmäßiger Wartung 15–25 Jahre. Der Verdichter ist das verschleißanfälligste Bauteil. Häufiges Takten (Ein-/Ausschalten) verkürzt die Lebensdauer, weshalb eine korrekte Dimensionierung wichtig ist.
Welche Vorlauftemperatur ist optimal?
Je niedriger, desto effizienter. Richtwerte:
- Fußbodenheizung: 30–35°C
- Niedertemperatur-Heizkörper: 45–50°C
- Konventionelle Heizkörper: 55–60°C
Pro 5°C niedrigerer Vorlauftemperatur steigt die JAZ um ca. 0,3–0,5 Punkte.
Kann eine Wärmepumpe auch kühlen?
Viele Wärmepumpen können reversibel betrieben werden und im Sommer kühlen. Luft-Wasser-Wärmepumpen bieten aktive Kühlung, Sole-Wasser-Systeme passive Kühlung über das Erdreich. Die Kühlleistung ist begrenzt und ersetzt keine Klimaanlage.
Fazit
Kernaussage: Wärmepumpen nutzen Umgebungswärme und arbeiten mit JAZ-Werten von 3 bis 5 deutlich effizienter als fossile Heizsysteme. Die Technologie eignet sich für Neubauten optimal und funktioniert auch im Altbau – vorausgesetzt, die Vorlauftemperatur kann auf unter 55°C begrenzt werden. In Kombination mit einer Photovoltaikanlage ermöglicht die Wärmepumpe nahezu CO₂-neutrales Heizen.
Die Wahl des richtigen Wärmepumpen-Typs hängt von Gebäude, Grundstück und Budget ab. Luft-Wasser-Wärmepumpen bieten den besten Kompromiss aus Kosten und Effizienz, während Sole-Wasser-Systeme bei ausreichend Platz die höchste Effizienz erreichen.
Die komplette Artikelserie „Wärmepumpen"
- Wärmepumpe: Der komplette Ratgeber – Sie sind hier
- Der Anti-Kühlschrank: Wie funktioniert eine Wärmepumpe? – Physikalische Grundlagen
- Die Komponenten: Wärmetauscher, Kompressor und Expansionsventil – Bauteile im Detail
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- Wärmepumpen-Typen und das Dreamteam mit Solaranlagen – Typen & Kombination mit PV
Quellen
- DESTATIS: Wärmepumpen in Neubauten 2023
- BAFA: Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG)
- VDI 4650: Berechnung der Jahresarbeitszahl von Wärmepumpenanlagen
- VDI 4645: Planung und Dimensionierung von Wärmepumpenanlagen
- DIN EN 14511: Prüfung und Leistungsbewertung von Wärmepumpen
- Bundesverband Wärmepumpe (BWP)
- Mordor Intelligence: Heat Pumps Market Report
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