Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?

Primär lassen sich Wärmepumpen nach der Wärmequelle unterscheiden.

Die populärste Art der Wärmepumpe ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe. Diese entnimmt die Wärme der Umgebungsluft und führt diese dem Gebäude zu.

In Wohnhäusern wird die Luft-Wasser-Wärmepumpe in der Regel als Split-Gerät ausgeführt. Dabei wird die Umgebungswärme über ein Außengerät, in welchem sich ein Gebläse befindet, einem Kältemittelkreislauf zugeführt und über diesen dann an das Innengerät geleitet, um dort Warmwasser und die wassergeführte Zentralheizung zu erwärmen.

Eine Variante der Luft-Wasser-Wärmepumpe ist die Monobloc-Wärmepumpe. Diese besteht nur aus einem Außengerät und erwärmt dort direkt den Wasserkreislauf, welcher mit dem Gebäude verbunden ist. Monobloc-Wärmepumpen sind einfache Systeme, da Sie nur außerhalb des Gebäudes installiert werden.

Luft-Luft-Wärmepumpen entnehmen die Wärme ebenfalls der Außenluft. Jedoch wird die Wärme im Inneren des Gebäudes nicht über Heizkörper oder eine Fußbodenheizung abgegeben, sondern über Gebläse in die Räume verteilt. Die umgekehrte Version der Luft-Luft-Wärmpumpe kennen Sie bereits als Klimaanlage: Sie entnimmt die Wärme aus dem Inneren des Gebäudes und gibt diese an die Außenluft ab. Die meisten modernen Klimaanlagen können auch heizen.

Die Vorteile der Luft-/Wasser-Wärmepumpe

Luft-/Wasser-Wärmepumpen sind einfach zu installieren. Sie benötigen keine Erdbohrung oder besondere Genehmigungen. Damit sind sie kostengünstiger als andere Wärmepumpen. 

Ihr Nachteil ist die Geräuschentwicklung des Außengeräts und die geringere Effizienz beispielsweise gegenüber Erdwärmepumpen. Ihre Jahresarbeitszahl (JAZ) liegt meistens zwischen 3 und 4.

Die Vorteile der Erdwärmepumpe

Erdwärmepumpen hingegen können eine Jahresarbeitszahl (JAZ) bis 5 erreichen. Sie benötigen jedoch eine Bohrung, die bei einer gängigen Tiefe um die 100m zwischen 8.000 und 12.000 EUR kosten (Deutschland; kann je nach Land unterschiedlich sein). Dazu kommen noch die normalen Kosten für das Gerät und die Haustechnik. Bei Wärmepumpen, die Wärme aus Erde oder Grundwasser entnehmen, fallen schnell noch bis zu 3.000 EUR Nebenkosten für Planung und Genehmigungen an. 

Was bedeutet COP und JAZ?

COP bedeutet „Coefficient of Performance”. Er ist eine gute Kennzahl, um verschiedene Geräte zu vergleichen. Er wird unter Laborbedingungen ermittelt, sagt aber nicht viel darüber aus, wie effizient das Gerät unter den individuellen Bedingungen vor Ort an Ihrer Immobilie arbeitet. Dafür ist die Jahresarbeitszahl (JAZ) ausschlaggebend. Sie berücksichtigt die individuellen Temperaturbedingungen bei Ihnen vor Ort.

Der COP bezieht sich immer auf ein bestimmtes Verhältnis von Außentemperatur zu Innentemperatur, bzw. Vorlauftemperatur. Die Vorlautemperatur ist nicht die von Ihnen im Gebäude gewünschte Raumtemperatur, sondern die Temperatur, mit der das warme Wasser des Zentralheizungskreislaufs Ihr Heizgerät in Richtung Fußbodenheizung bzw. Heizkörper verlässt. Die Vorlauftemperatur muss immer etwas höher sein als die gewünschte Raumtemperatur, damit das Heizsystem noch Wärme an den Raum abgibt. 

Der COP wird in technischen Datenblätter der Hersteller wie folgt angegeben: A2/W35=4,0. Das bedeutet in diesem Beispiel, dass der COP bei einer Außentemperatur von 2°C und einer Vorlauftemperatur von 35°C 4,0 beträgt. Meistens werden in einem Datenblatt vier oder fünf verschiedene Betriebspunkte angegeben, z. B. A5/W35, A-7/W35, A-7/W55. Neben den verschiedenen COPs werden auch die maximalen Wärmeleistungen der Geräte in kW angegeben.

Wichtig ist, dass das Gerät an dem Betriebspunkt mit der größten Spreizung (in diesem Beispiel A-7/W55) noch die in Ihrem Gebäude benötigte Wärmeleistung erreicht.

Die Jahresarbeitszahl (JAZ) berechnet sich nach einem Verfahren nach VDI 4650 Blatt 1: 2024-02.

Bei der Planung einer Wärmepumpe sind unter anderem die geplanten Vorlauftemperaturen und die Normaußentemperatur nach DIN/TS 12831-1 relevant. Des Weiteren ist der Anteil an der Warmwasserbereitung ausschlaggebend, da die Wärmepumpe für die Erzeugung von Warmwasser mehr Strom verbraucht als zu Heizen. Ihr Heizungsfachmann oder Ihr Energieberater können diese Berechnung fachgerecht für Sie durchführen.

Bei einer existierenden Wärmepumpe können Sie die Jahresarbeitszahl viel einfacher ermitteln: Meistens lässt sich die abgegebene Wärmemenge im Menü am Display der Wärmepumpe ablesen. Teilen Sie diese durch die aufgenommene Energiemenge am separaten Stromzähler ihrer Wärmepumpe, ergibt sich daraus die Jahresarbeitszahl. Einen separaten Stromzähler nur für Ihre Wärmepumpe sollten Sie haben, denn nur so profitieren Sie von einem deutlich günstigeren Wärmepumpenstromtarif!

Eine JAZ von unter 3,0 ist schlecht. Unter anderem wird es dann schwierig eine Förderung für Ihre Wärmepumpe zu erhalten.

Zusammengefasst:

• COP: Kennzahl zum Gerätevergleich (Betriebspunkte im Datenblatt beachten!)
• JAZ: Kennzahl um die individuelle Effizienz vor Ort zu bestimmen

Was kostet eine Wärmepumpe für ein 150qm Haus?

Eine Wärmepumpe für ein Haus mit ca. 150qm Wohnfläche kostet zwischen 20.000 und 35.000 EUR. Jedoch sind die Kosten von einigen Faktoren abhängig, die vor der Anschaffung zu klären sind:

• Welche Art der Wärmepumpe soll angeschafft werden? Reicht die etwas günstigere Luft-Wasser-Wärmepumpe, soll es eine effizientere, aber teurere Erdwärmepumpe sein, oder sogar eine Wasser-/Wasser-Wärmepumpe, die ihre Wärme aus dem Grundwasser bezieht?
• Wie hoch sind die laufenden Betriebskosten für die neue Wärmepumpe?
• Welche Fördermöglichkeiten reduzieren die Anschaffungskosten?
• Welche Planungs- und Genehmigungskosten kommen hinzu?
• Welche Anpassungen am vorhandenen Heizungssystem sind erforderlich, um die Wärmepumpe mit größtmöglicher Effizienz betreiben zu können?

 Was spricht für eine Luft-/Wasser-Wärmepumpe?

• Keine Kosten für eine Erdbohrung
• Geringeres Investitionsvolumen
• Schnelle und einfache Installation
• Wenn Sie in einer nicht allzu kalten Region wohnen
• Keine Genehmigung für Tiefenbohrung erforderlich
• Falls sehr günstiger Strom durch eine PV-Anlage verfügbar ist

 Was spricht für eine Erdwärmepumpe?

• Niedrige Betriebskosten
• Keine Geräuschentwicklung durch ein Außengerät
• Sie wohnen in einer sehr kalten Region und benötigen eine hohe Effizienz durch konstante Temperaturen im Erdreich

Das folgende Diagramm zeigt, wie sich die Kosten einer Luft-/Wasser-Wärmepumpe und einer Erdwärmepumpe über die Jahre aufsummieren. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe haben wir einmal für eine durchschnittlich kalte Region mit einer JAZ von 3,5 und einmal für eine sehr kalte Region mit einer JAZ von 3,1 dargestellt. Die Erdwärmepumpe arbeitet in beiden Regionen mit einer JAZ von 4,5, da das Erdreich gleichmäßig warm ist.

Zudem haben wir weitere Annahmen getroffen:

• Jährlicher Wärmebedarf der Immobilie: 15.000 kWh
• Strompreis: ca. 22 ct/kWh
• Wartungskosten ca. 250 EUR pro Jahr für die Luft-/Wasser-Wärmepumpe und 200 EUR pro Jahr für die Erdwärmepumpe

*Die Grafik ist nicht für den Fall relevant, dass der Strom aus einer PV-Anlage bezogen wird.

Achtung: Eine Wärmepumpe ist förderfähig – es können bis zu 70% des Investitionsvolumens gefördert werden!

Was ist das größte Problem einer Wärmepumpe?

Um Wärmepumpen ranken sich viele Mythen, aber ein generelles Problem besteht mit dieser Technik nicht.  

Auch wird oft erzählt, dass eine Wärmepumpe im Winter bei kalten Temperaturen nicht genug Leistung erbringt, und die Hausbewohner frieren müssen. Das ist definitiv falsch. Eine Wärmepumpe funktioniert auch bei zweistelligen Minusgraden und erzeugt mehr als genug Wärme.

Es ist zu beachten, dass Wärmepumpen bei Vorlauftemperaturen zwischen 25°C und 45°C am effizientesten arbeiten. In manchen Altbauten sind noch ungeeignete Heizkörper mit kleiner Heizfläche verbaut, welche höhere Vorlauftemperaturen erforderlich machen. Dies führt dazu, dass eine Wärmepumpe weniger effizient arbeitet.

Sie benötigen ebenfalls eine höhere Vorlauftemperatur, wenn Ihr Gebäude schlecht gedämmt ist.

Es besteht aber die Möglichkeit zur Abhilfe: Die Heizfläche lässt sich durch Modernisierungsmaßnahmen vergrößern und so die Vorlauftemperatur in den effizienten Bereich der Wärmepumpe senken. Und das oft sogar mit einfachen und kostengünstigen Maßnahmen. 

Kann ich eine Wärmepumpe mit normalen Heizkörpern betreiben?

Ja, eine Wärmepumpe lässt sich immer mit normalen Heizkörpern betreiben.

ABER – das ist nicht immer effizient und wirtschaftlich.

Mit normalen Heizkörpern benötigen Sie meistens eine Vorlauftemperatur von über 55°C – der Leistungskoeffizient (COP) sinkt dann oft unter 3, und der Stromverbrauch steigt exorbitant an.

Übersicht über aktuelle Wärmepumpenstrompreise

Wärmepumpenstrom wird aktuell bei den günstigsten Anbietern für ca. 22 Cent pro Kilowattstunde angeboten. Dafür benötigen Sie von Ihrem Messstellenbetreiber einen separaten Stromzähler.

Um einen Anbieter für Wärmepumpenstrom zu finden, nutzen Sie einfach die einschlägigen Vergleichsportale. 

Kann ich eine Wärmepumpe im Altbau einsetzen, was muss ich dabei beachten?

Das hängt davon ab, mit welcher Vorlauftemperatur Sie Ihre Wärmepumpe betreiben können, damit diese effizient und kostengünstig läuft. Und das wiederum hängt davon ab, ob Sie geeignete Heizkörper im Bestand haben, und wie groß die Heizlast Ihres Altbaus ist. Und diese wiederum wird von der Dämmung Ihres Gebäudes beeinflusst.

In älteren Gebäuden sind oft Rippenheizkörper - wie auf dem nachfolgenden Bild zu sehen – verbaut.

Diese geben bei Vorlauftemperaturen von 35°C nicht genug Wärme ab.

Stattdessen benötigen Sie eine Fußbodenheizung oder Plattenheizkörper mit möglichst großer Heizfläche. Die Wärmeabgabe von Plattenheizkörpern kann durch Konvektionsgebläse noch verbessert werden.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe? 

Die Funktionsweise einer Wärmepumpe lässt sich mit einem Kühlschrank vergleichen. Bei einem Kühlschrank wird Wärme aus dem Inneren nach außen gepumpt. Die Wärmepumpe pumpt Wärme aus der Umgebung in das Innere des Gebäudes.

Die Wärmeübertragung läuft über einen Kältemittelkreislauf zwischen der Außeneinheit und der Inneneinheit der Wärmepumpe.

Die in der Wärmepumpe zirkulierenden Kältemittel verdampfen schon bei sehr niedrigen Temperaturen (-40°C bis -50°C) und nehmen dabei Wärme aus der Umgebung auf. Die Umgebung kann dabei die Außenluft sein, oder aber auch das Erdreich oder das Grundwasser.

Hier ein Beispiel einer Luft-Wasser-Wärmepumpe:

Angenommen, es herrscht eine Außentemperatur von -10°C. Das flüssige, sehr kalte Kältemittel (einige Grad unter -10°C) nimmt Außengerät der Wärmepumpe durch Verdampfen Wärme aus der Umgebung auf.

Anschließend fließt das Kältemittel zum Innengerät und wird dort mit Hilfe von elektrischer Energie verdichtet, wobei seine Temperatur soweit ansteigt (über der gewünschten Vorlauftemperatur), dass es im Innengerät der Wärmepumpe einen Großteil der Wärme an den Heizkreislauf des Gebäudes (Fußbodenheizung, Heizkörper, Warmwasserbereitung) abgeben kann. Dazu kondensiert das noch gasförmige Kältemittel im Verflüssiger und gibt dabei Wärme an das Heizsystem ab.

Zuletzt wird das verdichtete Kältemittel wieder soweit entspannt, dass seine Temperatur wieder unter die Außentemperatur abfällt und so wieder Wärme aus der Umgebung aufgenommen werden kann. Der Kreislauf ist geschlossen, und der Prozess beginnt von Neuem.

Dabei wird ein Großteil der Energie aus der Umgebungsluft in den Kreislauf aufgenommen. Nur ein kleiner Teil Energie muss dem Prozess in Form von elektrischer Energie für die Verdichtung des Kältemittels zugeführt werden.

Eine Erdwärmepumpe nimmt die Umgebungswärme aus der Erde, und eine Wasser-/Wasser-Wärmepumpe nimmt die Umgebungswärme aus dem Grundwasser oder einem anderen Gewässer. 

Grob überschlagen kann man aus einer Kilowattstunde Strom ca. 4 Kilowattstunden Wärme „erzeugen“. Ob mehr oder weniger Wärme bereitgestellt wird, hängt davon ab, wie effizient die Wärmepumpe arbeitet. Besonders effizient arbeitet die Wärmepumpe bei niedrigen Vorlauftemperaturen zwischen 25°C und 35°C.

Für wen lohnt sich eine Wärmepumpe (nicht)?

• Sollten zu hohe Vorlauftemperaturen >55°C nötig sein, wird eine Wärmepumpe ineffizient arbeiten. Hohe Stromkosten wären die Folge und sorgen dafür, dass sich eine Wärmepumpe nicht lohnt.
• Ein schlecht gedämmtes Gebäude mit einem sehr hohen jährlichen Wärmebedarf von über 100kWh/qm macht eine Wärmepumpe ineffizient.
• Zu kleine Heizkörper machen eine Wärmepumpe ebenfalls ineffizient.

 Doch auch für den Fall, dass ein oder mehrere dieser Gründe für Ihr Projekt zutreffen, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass hier Abhilfe geschaffen werden kann!

Wie hoch sind die monatlichen Stromkosten für eine Wärmepumpe?

 Zusammengefasst kann eine Luft-Wasser-Wärmepumpe in einem 150qm Einfamilienhaus neueren Baujahres ab dem Jahr 2000 schon für unter 100 EUR im Monat betrieben werden. Dafür haben wir angenommen, dass 3-fach verglaste Fenster vorhanden sind, und die Räume überwiegend mit Fußbodenheizung oder großen Heizkörpern ausgestattet sind.

Für Wärmepumpen werden spezielle Stromtarife angeboten. Diese sind momentan für ca. 0,22 EUR/kWh zu haben. 

Die monatlichen Stromkosten einer Wärmepumpe hängen von verschiedenen Faktoren ab:

• Wie effizient wird das Gerät betrieben?
• Wie gut ist das Gebäude gedämmt?
• Welche Raumtemperatur wird als angenehm empfunden?
• Wie ist das Lüftungsverhalten?

Wie hoch ist der Strompreis für den Wärmepumpenstrom?

Für 100 EUR bekommen Sie zurzeit ca. 450 kWh Wärmepumpenstrom im Monat – das sind rund 5.400 kWh im Jahr. Bei einer Jahresarbeitszahl von 3,5 sind das rund 19.000 kWh Wärme im Jahr – damit sollten Sie ein Einfamilienhaus locker warm bekommen.

Wieviel Geld spart man mit einer Wärmepumpe?

Bei der aktuellen Lage der Energiepreise spart man momentan schon bis zu 800 EUR im Jahr, wenn man sein Einfamilienhaus mit einer Wärmepumpe anstatt mit Öl und Gas beheizt. Das sind in 20 Jahren bis zu 16.000 EUR.

Hinzu kommt, dass mit weiter steigenden Kosten für fossile Brennstoffe zu rechnen ist. Im Gegensatz zu Strom werden in den nächsten Jahren auf die Preise von Öl und Gas weitere Abgaben für CO2 aufgeschlagen.

Die Ersparnis wird noch größer, wenn die Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage kombiniert wird.

Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen ist die von der Wärmepumpe genutzte Energie kostenlos in der Umgebung verfügbar. Und mit einer Photovoltaikanlage kann auch die Antriebsenergie sehr günstig zur Verfügung gestellt werden. 

Und nicht zuletzt wagen Sie bitte einmal folgenden Vergleich: Eine moderne Brennwert-Gasheizung hat einen Wirkungsgrad von ca. 90%. Das heißt: Aus 10 Kilowattstunden Gas können Sie 9 Kilowattstunden Wärme gewinnen.

Eine Wärmepumpe hat einen Leistungskoeffizient (COP) je nach Umgebungsbedingungen zwischen 300% und 500%. Das heißt: Aus 10 Kilowattstunden Strom können Sie 30 bis 50 Kilowattstunden Wärme erzeugen.

Was muss ich bei der Planung einer Wärmepumpe noch beachten?

Zunächst ist es wichtig, dass Ihre Immobilie geeignet ist, eine Wärmepumpe effizient zu betreiben. Die Voraussetzungen dafür konnten Sie oben bereits nachlesen.

Wenn dies der Fall ist, sollten Sie noch an Folgendes denken:

Ist die Anschaffung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe als Split-Gerät geplant (was in den meistens der Fall ist), wird Ihr Gerät aus einer Außeneinheit und einer Inneneinheit bestehen.

Die Inneneinheit werden Sie wahrscheinlich so platzieren, wie Sie auch eine Gas- oder Ölheizung platzieren würden: im Heizungskeller, Technikraum oder Hauswirtschaftsraum. Wie auch bei einer traditionellen Heizung befindet sich im Bereich der Inneneinheit auch der Warmwasserspeicher. Manchmal als separater Apparat oder in die Inneneinheit integriert. Von der Inneneinheit geht der zentrale Heizkreis für das komplette Gebäude ab, und auch das Warmwasser wird von hier auf alle Zapfstellen im Gebäude verteilt.

Die Inneneinheit benötigt in der Regel einen 3-Phasen-Starkstromanschluss. Denn sie hat einen Backup-Heizstab, der wie ein gewöhnlicher Durchlauferhitzer einspringt, falls die Außentemperatur mal so tief fallen sollte, dass der Wärmepumpen-Kreisprozess nicht mehr funktioniert, oder aber ein technischer Defekt im Kompressor oder in der Außeneinheit vorliegen sollte.

Dass der Prozess aufgrund einer zu niedrigen Außentemperatur nicht mehr funktioniert, kommt jedoch so gut wie nie vor. Diese müsste dafür weit unter -20°C sinken.

Und ein technischer Defekt sollte natürlich bei einem hochwertigen und regelmäßig gewartetem Gerät äußerst selten der Fall sein.

Die Inneneinheit einer hochwertigen Wärmepumpe hat in der Regel einen geräuscharmen Scroll-Kompressor, welcher nicht lauter ist als ein Kühlschrank. Trotzdem empfehlen wir, dieses Gerät nicht an der Rückseite Ihrer Schlafzimmerwand aufzustellen. 

Ähnliches gilt für die Platzierung der Außeneinheit. Diese ist etwas lauter als die Inneneinheit. Im Sommer und in der Übergangszeit wie Herbst und Frühjahr werden Sie diese kaum wahrnehmen. Bei Minusgraden jedoch kann der Ventilator schon einmal mit etwas höherer Drehzahl laufen. Dann möchten Sie die Außeneinheit nicht neben Ihrem Schlafzimmerfenster haben. Beliebte Orte für die Außeneinheit sind zum Beispiel Rückwände von Garagen oder Carports. Sollte Sie gar keinen geeigneten Platz an Ihrem Gebäude finden, kann die Außeneinheit auch etwas weiter weg vom Haus im Garten platziert werden. Kleiner Tipp: Im Sinne eines guten Verhältnisses mit Ihren Nachbarn binden Sie diese in die Planung der Außeneinheit mit ein.

Ebenfalls benötigt die Außeneinheit eine Stromversorgung. Hier reicht normaler 1-Phasen-Wechselstrom.  

Zwischen der Außeneinheit und der Inneneinheit muss ein Kältemittelkreislauf verlegt werden. Wie bei der Verlegung von Wasserleitungen möchten Sie diese an relevanten Stellen nicht auf Putz verlegt haben.

Nach Möglichkeit sollte eine Außeneinheit nah am Gebäude stehen.

Je länger die Kältemittelleitungen, desto mehr Nachteile entstehen, wie z. B. thermische Verluste oder mögliche Umweltschäden im Falle von Leckagen. Wenn Kältemittelleitungen durch unbeheizte Räume verlegt werden, können diese inklusive Isolierung schnell 70mm Durchmesser erreichen. Im Außenbereich kommt dann noch ein separates Schutzrohr hinzu.

Ihr Installationsfachbetrieb wird die Kältemittelleitengen normgerecht verlegen.