Wie eine Wärmepumpe funktioniert und warum sie spart

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Eine Wärmepumpe erzeugt Wärme nicht wie ein Heizkessel, sondern „pumpt“ sie: Sie entzieht der Außenluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser Wärme auf niedrigem Temperaturniveau, hebt sie mit einem Verdichter auf eine höhere Temperatur und gibt sie an das Heizungswasser ab. Dafür braucht sie Strom, doch etwa 70–80 % der abgegebenen Wärme stammen aus der Umgebung und nur 20–30 % aus elektrischer Energie. Richtig ausgewählt und in einem gut gedämmten Haus ist sie deshalb eine der günstigsten Heizarten.

Kurz gesagt: Eine Wärmepumpe arbeitet wie ein Kühlschrank in umgekehrter Richtung. Am effizientesten ist sie, wenn die Wärmequelle möglichst warm und das Heizungswasser möglichst kühl ist – deshalb passt sie am besten zur Fußbodenheizung, mit dem richtigen Gerät aber auch zu Heizkörpern.

Der Kältekreislauf in vier Schritten

Im geschlossenen Kreislauf des Geräts zirkuliert ein Kältemittel, das schon bei sehr niedriger Temperatur siedet. Der Vorgang wiederholt sich ständig:

  1. Verdampfer: Das Kältemittel nimmt Wärme aus Luft, Erdreich oder Wasser auf und verdampft – auch wenn es draußen friert.
  2. Verdichter: Er presst den Dampf zusammen, wodurch Druck und Temperatur stark steigen. Hier wird der Großteil des Stroms verbraucht.
  3. Verflüssiger: Der heiße Dampf gibt seine Wärme an das Heizungswasser oder den Warmwasserspeicher ab und wird wieder flüssig.
  4. Expansionsventil: Es senkt Druck und Temperatur des flüssigen Kältemittels, damit es im Verdampfer erneut Wärme aufnehmen kann.

Dasselbe Prinzip kennen Sie vom Kühlschrank, der die Wärme aus dem Inneren an der Rückseite abgibt. Die Wärmepumpe holt sie von draußen ins Haus; im Sommer kehren viele Geräte den Kreislauf um und kühlen.

COP und JAZ: wie viel Wärme pro Kilowattstunde

Die Effizienz beschreibt die Leistungszahl (COP) – das Verhältnis von abgegebener Wärme zu verbrauchtem Strom. Bei einem COP von 4 erhalten Sie aus einer Kilowattstunde Strom und drei Kilowattstunden Umweltwärme vier Kilowattstunden Heizwärme. Der COP gilt für Prüfbedingungen; für die Stromrechnung ist die Jahresarbeitszahl (JAZ) bzw. der SCOP aussagekräftiger, weil sie die ganze Heizsaison abbilden.

Als grobe Orientierung gilt ein Gerät mit einem COP zwischen 3,1 und 5,1 als effizient, unter 2 als unwirtschaftlich. Am stärksten wirken sich zwei Temperaturen aus:

  • die Quellentemperatur – bei starkem Frost arbeitet eine Luft-Wasser-Wärmepumpe weniger effizient als bei +7 °C;
  • die Vorlauftemperatur – je niedriger, desto weniger muss der Verdichter leisten; Fußboden- und Wandheizungen sind daher ideal.

Wärmepumpen-Arten im Überblick

Nach der Wärmequelle unterscheidet man drei Hauptbauarten für Wohnhäuser. Die Werte in der Tabelle sind durchschnittliche Jahresarbeitszahlen laut Hersteller Bosch und dienen nur der Orientierung.

Art Wärmequelle Durchschnittliche JAZ Besonderheiten
Luft-Wasser Außenluft ca. 3,5 günstigste und einfachste Installation, Aufstellort wegen Geräusch wichtig
Sole-Wasser (Erdwärme) Kollektor in 1–2 m Tiefe oder Sonde bis 100 m ca. 4,0 ganzjährig stabile Effizienz, teurere Erschließung
Wasser-Wasser Grundwasser aus zwei Brunnen ca. 4,5 höchste Effizienz, aufwendige Genehmigung, in Wasserschutzgebieten nicht zulässig

Daneben gibt es Luft-Luft-Geräte (Klimaanlagen und Lüftungsanlagen) sowie Warmwasser-Wärmepumpen, die nur Trinkwasser erwärmen.

Monoblock oder Split?

Beim Monoblock befindet sich der gesamte Kältekreis hermetisch geschlossen in der Außeneinheit; ins Haus führen nur Wasserleitungen, die kurz und frostsicher sein müssen (oft mit Frostschutzmittel). Beim Split-Gerät liegt ein Teil des Kreislaufs in der Inneneinheit, wodurch das System frostunempfindlicher ist – die Kältemittelleitungen darf aber nur ein zertifizierter Fachbetrieb anschließen. Einige neuere Monoblock-Geräte arbeiten mit dem natürlichen Kältemittel Propan (R290).

Wärmepumpe mit Heizkörpern

Die häufigste Frage von Besitzern älterer Häuser: Funktioniert eine Wärmepumpe mit den vorhandenen Heizkörpern? Oft ja, unter Bedingungen. Ist das Haus zumindest mäßig gedämmt und sind die Heizkörper groß genug, reichen 40–45 °C Vorlauf. Für schlechter gedämmte Häuser mit Heizkörpern gibt es Mittel- und Hochtemperatur-Wärmepumpen mit 60–65 °C, zweistufige Geräte sogar bis 80 °C – allerdings mit niedrigerer Leistungszahl.

Heizkörper mit Thermostatventil im Wohnzimmer

Die slowenischen Energieberater des Netzwerks ENSVET raten: Hat ein Haus weniger als etwa 8 cm Fassadendämmung und unter 12 cm Dämmung im Dachboden, sollte zuerst die Gebäudehülle saniert werden. Günstigere Geräte schalten bei starkem Frost Heizstäbe zu, was den Verbrauch erhöht und die Ersparnis schmälert.

Leistung wählen und Gerät richtig aufstellen

Die Leistung sollte der Heizlast des Hauses entsprechen, die Sie aus den Planunterlagen oder dem Energieausweis entnehmen oder aus dem bisherigen Verbrauch an Heizöl, Gas oder Holz abschätzen. Für Warmwasser kommen etwa 200–250 W pro Person hinzu. Eine überdimensionierte Wärmepumpe taktet häufig, daher sind Inverter-Geräte empfehlenswert, die ihre Leistung dem Bedarf anpassen.

Bei der Aufstellung der Außeneinheit gilt:

  • möglichst weit weg von Schlafzimmern und Nachbarn – ist der Nachbar näher als 3 m, helfen eine Schallschutzwand oder Sträucher;
  • ein windgeschützter Platz, denn Wind gegen den Ausblas verringert Luftstrom und Effizienz;
  • ein Betonsockel mit Kiesschicht, damit das Kondensat beim Abtauen ablaufen kann;
  • eine kurze Leitungslänge zur Inneneinheit (ENSVET empfiehlt höchstens 10 m).

Ersparnis und Förderung

Laut dem slowenischen Umweltfonds Eko sklad können die Heizkosten mit Wärmepumpe unter optimalen Bedingungen bis zu halb so hoch sein wie mit einem Kessel für fossile Brennstoffe. In Slowenien vergibt Eko sklad Zuschüsse und zinsgünstige Kredite, mit höherem Zuschuss beim Austausch eines alten Kessels (Infoblatt von Eko sklad, auf Slowenisch). In Deutschland, Österreich oder der Schweiz prüfen Sie vor dem Kauf die jeweils aktuellen Förderprogramme und deren Bedingungen.

Häufige Fragen

Funktioniert eine Wärmepumpe auch bei −15 °C?

Ja. Gute Luft-Wasser-Geräte arbeiten auch bei starkem Frost, ihre Leistungszahl sinkt jedoch. Manche günstigere Modelle schalten dann einen Heizstab zu – prüfen Sie daher vor dem Kauf die Daten für tiefe Temperaturen.

Wie viel Strom verbraucht eine Wärmepumpe?

Das hängt von der Heizlast des Hauses und der Effizienz ab. Bei einer Jahresarbeitszahl von 3,5 braucht sie für 10.000 kWh Wärme rund 2.900 kWh Strom.

Lohnt sich eine Wärmepumpe im Altbau mit Heizkörpern?

Ja, wenn das Haus zumindest mäßig gedämmt ist und die Heizkörper groß genug sind. Bei schlecht gedämmten Häusern sollten zuerst Fassade und Dach gedämmt oder ein Hochtemperatur-Gerät gewählt werden.

Welche Wärmepumpe ist die beste?

Wasser-Wasser ist am effizientesten, Luft-Wasser am günstigsten in der Anschaffung. Für die meisten Häuser ist eine richtig dimensionierte und gut platzierte Luft-Wasser-Wärmepumpe ein guter Kompromiss.

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