Funktion, Vorteile und Arten: Wärmepumpe unter der Lupe

Ob Wärme aus der Luft, aus dem Abwasserkanal oder aus tieferen Erdschichten – eines haben alle Wärmepumpen gemeinsam: Sie ziehen Wärme aus der Umgebung. Es muss also kein zusätzliches Heizmaterial wie Gas, Holz, Öl oder Pellets bezahlt und verbrannt werden, um Räume aufzuwärmen und Wasser zu erhitzen. Damit sind Wärmepumpen unabhängig von fossilen Energieträgern, langfristig kostengünstig und nahezu klimaneutral. Erfahre hier, welche Arten der Wärmepumpe es gibt.

Verschiedene Wärmepumpen variieren in der Herkunft der Wärmequelle und der Art, wie sie die gewonnene Wärme abgeben. Am bekanntesten sind bei der Wärmepumpe 3 Arten: Luftwärmepumpe, Wasserwärmepumpe und Erdwärmepumpe.

Hier ein Überblick über die verschiedenen Arten von Wärmepumpen und ihre Merkmale: 

Ähnlich ist bei allen Wärmepumpen-Arten die Funktion, wie du im folgenden Abschnitt lesen kannst.

Das Herzstück von fast allen Arten der Wärmepumpe ist ein Kompressor, der aus Kältemittel entstandenes Gas zusammendrückt, um Hitze zu erzeugen.

Die Kompression des Kältemittels wiederholt sich in einer Art Kreislauf immer wieder. Im Detail geschieht dabei Folgendes:

1) Im Inneren der Wärmepumpe gibt es einen Rohrkreislauf, der mit flüssigem Kältemittel befüllt ist.

2) Durch seinen geringen Siedepunkt verdampft das Kältemittel schon bei der Zufuhr von niedrigen Temperaturen zu Gas oder Dampf – wenn beispielsweise Luft von außen unter Zufuhr von Strom angesaugt wird.

3) Der Kompressor bzw. die Pumpe im Inneren verdichtet das dampf- oder gasförmige Kältemittel durch Zusammendrücken – so steigt die Temperatur noch einmal an.

4) Über einen Wärmetauscher wird die Hitze vom Kältemittel auf das Wasser in Heizungsrohren und Warmwasserspeichern übertragen. So entsteht Warmwasser und die Vorlauftemperatur für das Heizsystem.

5) Nun kühlt das Kältemittel wieder ab und kondensiert.

6) Noch vorhandener Druck wird über ein spezielles Ventil abgelassen, das Kältemittel kühlt vollständig ab und der Kreislauf beginnt von vorne.

Die verschiedenen Arten von Wärmepumpen funktionieren ähnlich. Sie unterscheiden sich je nachdem, woher das Gerät die Wärme gewinnt.

Der Ventilator ist eine der wichtigsten Komponenten einer Luft-Wasser-Wärmepumpe: Luft wird mit seiner Hilfe angesaugt und ins Innere der Pumpe transportiert. 

Für seinen Betrieb braucht der Ventilator Strom. Je nach Modell und Größe variiert die benötigte Energiezufuhr. Durch die Wahl von Strom aus erneuerbaren Energien lässt sich der Einfluss auf die Umwelt möglichst niedrig halten. Wer die Wärmepumpe mit einer Photovoltaik-Anlage auf dem eigenen Dach verbindet, heizt besonders klimaneutral.

Moderne Geräte setzen außerdem auf Inverter-Technologien. Dies erhöht die Effizienz des Ventilators der Luft-Wasser-Wärmepumpe: Stromverbrauch und auch die Lautstärke können deutlich reduziert werden, indem der Inverter die Drehzahl bedarfsgerecht anpasst.

Mit Wasserwärmepumpe ist in der Regel eine Grundwasser-Wärmepumpe gemeint, wobei das Grundwasser als Wärmequelle dient. Solche Geräte gelten aufgrund der konstanten Wärmezufuhr als effizienter als Luftwärmepumpen. Ihre Installation ist aber deutlich komplizierter:

Zunächst ist eine Genehmigung für die Bohrung ins Grundwasser erforderlich. Dann braucht es einen Schluck- und einen Saugbrunnen. Durch eine Pumpe am Saugbrunnen gelangt das Grundwasser zur Wärmepumpe, wo sich durch Verdampfen des Kältemittels der Heizkreislauf in Gang setzt. Über den Schluckbrunnen wird das Wasser, dem die Wärme entzogen wurde, wieder zurückgeführt.

Die Erdwärmepumpe – auch Sole-Wasser-Wärmepumpe genannt – gilt ebenfalls als effizient. Der Name kommt von der Flüssigkeit, mit deren Hilfe die Wärme aus dem Erdreich zur Heizanlage transportiert wird: Eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel.

Erdwärmepumpen ziehen entweder über Erdsonden oder über Flächenkollektoren Wärme aus der Erde. Da beides sehr aufwändig zu verbauen ist, werden Erdwärmepumpen in Privathäusern nur selten verbaut.

Die Hybrid-Wärmepumpe ist keine eigene Wärmepumpenart. Der Begriff bezeichnet ein gekoppeltes Heizsystem: Die Wärmepumpe ist mit einer anderen Heizungsart verknüpft. Doch nicht jede Heizung ist für eine Hybrid-Wärmepumpe geeignet: Meist werden Gaskessel mit moderner Technologie kombiniert – sie passen ihre Leistung an die der Wärmepumpe und den Bedarf an. Aber auch die Kombination mit einer Solarthermie oder mit Festbrennstoffkesseln für Holz oder Pellets ist denkbar. Wichtig dabei ist, dass ein Profi die Komponenten optimal aufeinander abstimmt.

Wärmepumpen gelten aktuell als äußerst effektiv: Sie brauchen keine zusätzlichen Brennstoffe. Strom benötigen sie nur für den Antrieb des Kompressors im Inneren und zum Zuführen von Wärme.

Die meisten Arten von Wärmepumpen erreichen eine hohe Effizienz, die anhand der Jahresarbeitszahl gemessen wird – kurz JAZ. Diese zeigt an, wie viel Wärme die Heizung im Verhältnis zur zugeführten Energie produziert. Wärmepumpen heizen im Durchschnitt mit einer JAZ von mindestens 3 Punkten. 

Das bedeutet, dass die Wärmepumpe dreimal so viel Wärme erzeugt, wie sie an elektrischer Energie benötigt. Sind alle Komponenten gut aufeinander abgestimmt, steigt der Effizienzgrad. Am besten arbeiten Erd- oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen, die eine JAZ von 4 oder 5 erreichen können. Jedoch werden diese Geräte in Privathäusern in der Regel nicht verbaut.

Die wichtigsten Vor- und Nachteile der verschiedenen Arten von Wärmepumpen haben wir hier für dich zusammengefasst:

In Sachen Preis hat die Luft-Wasser-Wärmepumpe anderen Arten etwas voraus: Sie ist deutlich günstiger, insbesondere da komplizierte Bohrungen und zusätzliche Komponenten wegfallen. Sie nimmt ihre Wärme stattdessen aus der Außenluft auf. Wärmepumpe-Arten mit dieser Technologie kosten mit Installation etwa 15.000 bis 22.000 Euro.

Da das Kältemittel im Inneren einen sehr niedrigen Siedepunkt besitzt, verdampft es schon bei geringer Wärmezufuhr – so eignet sich diese Art der Luftwärmepumpe auch für gemäßigte Temperaturen, wie in Deutschland. Gleichzeitig heizt eine Luft-Wasser-Wärmepumpe schon mit einer geringen Vorlauftemperatur von 45 bis 65 Grad effektiv. Zudem lässt sie sich auch nachträglich verbauen und gilt damit als gute Alternative beim Austausch einer Öl- oder Gasheizung. 

Nachteile dieser Wärmepumpenart sind:

Luft-Luft-Wärmepumpen bringen einen Vorteil mit: Sie benötigen keine Heizkörper. Die Raumluft wird über ein Belüftungssystem aufgeheizt. Viele Wärmepumpen dieser Art nutzen direkt die abgeführte Luft, um die neu zugeführte Frischluft wieder aufzuwärmen. 

Diese Wärmepumpenheizung funktioniert ähnlich wie eine Klimaanlage – und kann auch so verwendet werden: Im Sommer lässt sich die Raumluft nach demselben Prinzip abkühlen. Darüber hinaus ist auch diese Wärmepumpenart verhältnismäßig günstig: 15.000-23.000 Euro solltest du hier veranschlagen.

Die Nachteile liest du hier auf einen Blick:

Erdwärmepumpen gelten als sehr effizient. Da die Temperaturen im Erdreich weitgehend konstant bleiben, ist die Wärmezufuhr nur geringen Schwankungen ausgesetzt. Der Preis liegt im Vergleich deutlich höher, etwa bei 20.000 bis 30.000 Euro.

Nachteile dieser Art Wärmepumpe:

Die Vor- und Nachteile der Wasser-Wasser-Wärmepumpe sind ähnlich wie bei der Erdwärmepumpe: Da die Wärmequelle eine nahezu gleichbleibende Temperatur aufweist, arbeitet das Gerät sehr effizient. Die Investitionskosten liegen bei 20.000-35.000 Euro.

Die Nachteile der Wasser-Wasser-Wärmepumpe:

Wärmepumpen eignen sich sowohl für Bestands- als auch für Neubauten: Flächenheizkörper lassen sich an oder in der Wand verbauen. Auch eine Fußbodenheizung ist in Bestandsbauten integrierbar. Gleichzeitig sind Wärmepumpen mit klassischen Radiatoren kombinierbar. 

Am häufigsten verbauen Dienstleister hierzulande Luft-Wasser-Wärmepumpen. Diese eignen sich vor allem für gemäßigte Klimazonen und laufen auch bei kalten Temperaturen. Mit geringen Vorlauftemperaturen und null CO2-Ausstoß gelten sie als kostengünstig und klimaneutral.

Wo es möglich ist, lohnt sich der Einsatz von Erdwärme oder Grundwasser als Wärmequelle. Luft-Luft-Wärmepumpen werden in Bestandsbauten so gut wie gar nicht eingesetzt: Sie benötigen eine besonders gute Dämmung, um effizient zu arbeiten. Zudem braucht es eine Belüftungsanlage, deren Rohrsystem für Zu- und Abluft lässt sich schlecht in Altbauten integrieren. 

Der Umstieg auf eine Wärmepumpe bedeutet die Unabhängigkeit von fossiler Energie. Wer seinen Strom aus erneuerbaren Energiequellen bezieht, wärmt seinen Wohnraum nahezu klimaneutral auf. Das Beste: Staatliche Förderungen und Zuschüsse unterstützen Eigenheimbesitzer*innen bei der Installation oder beim Umstieg auf eine Wärmepumpe.

Haben regionale Energiepreise einen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen?

Alle Arten von Wärmepumpen sind auf Stromzufuhr angewiesen. Wer die Wärmepumpe nicht durch Photovoltaik selbst mit Energie versorgen kann, ist daher von regionalen Energiepreisen abhängig. 

Wie unterscheidet sich die Lebensdauer bei den verschiedenen Arten von Wärmepumpen?

Je besser die Wärmepumpe eingestellt ist, desto höher ist ihre Lebensdauer. Die Lebensdauer einer Wärmepumpe liegt im Durchschnitt bei 10 bis 15 Jahren.