Wärmepumpe – Heizen mit Energie aus der Umwelt
Heizungstechnik / Wärmepumpen: Wärmepumpen sind die Heiztechnik der Zukunft: Sie nutzen kostenlose Energie aus Luft, Erde oder Wasser und wandeln sie in wohlige Wärme für Ihr Zuhause um. Dadurch sparen Sie nicht nur Heizkosten, sondern reduzieren auch Ihren CO₂-Ausstoß.
Ob beim Hausbau oder in der Sanierung, ob im Ein- und Zweifamilienhaus, im Geschosswohnungsbau oder im Objektbau: die Wärmepumpe ist der ideale Wärmeerzeuger. Sie ermöglicht die Nutzung kostenloser Umweltenergie aus der Erde, der Umgebungsluft oder dem Grundwasser für Beheizung und Warmwasserbereitung. Das CO2-Einsparpotenzial ist enorm – rund 2,5 Tonnen können im Einfamilienhaus jährlich mittels Wärmepumpe eingespart werden.
Eine Wärmepumpe verbraucht zwar Strom; sie macht aber aus einer Kilowattstunde Strom durch Nutzen von Umweltenergie bis zu sechs Kilowattstunden Wärmeenergie im Gebäude. Das Prinzip gleicht dem eines Kühlschranks, nur umgekehrt – anstatt einem kleinen Raum Energie zu entziehen, also zu kühlen, und die Energie in Form von Wärme an die Raumluft abzugeben, entzieht eine Wärmepumpe der Umwelt Energie - und heizt damit ein großes Gebäude. Darüber hinaus ist eine Wärmepumpenanlage das einzige Heizsystem, welches auch kühlen kann – bei den immer wärmer werdenden Sommern kein zu vernachlässigender Vorteil gegenüber Öl- und Gasheizungen.
Wie eine Wärmepumpe arbeitet, zeigt das nachstehende Video:
Funktionsprinzip einer Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe funktioniert wie ein umgekehrter Kühlschrank. Während der Kühlschrank Wärme nach außen abführt, entzieht die Wärmepumpe der Umgebung (Luft, Erdreich oder Wasser) Wärme und führt sie Ihrem Heizsystem zu.
Der Vorgang läuft in vier Schritten ab:
1. Verdampfen: Ein Kältemittel nimmt Umweltwärme auf und verdampft.
2. Verdichten: Ein Kompressor verdichtet den Dampf, die Temperatur steigt.
3. Verflüssigen: Das heiße Kältemittel gibt Wärme an das Heizwasser ab.
4. Entspannen: Das Kältemittel kühlt ab, der Kreislauf beginnt von vorn.
Bis zu 75 % der Heizenergie stammen aus kostenloser Umweltwärme – nur 25 % Strom sind nötig.
Arten von Wärmepumpen
Wärmepumpen unterscheiden sich nach der Energiequelle, die sie nutzen:
- Luft-Wasser-Wärmepumpe
- Erdwärmepumpe (Sole-Wasser-Wärmepumpe)
- Grundwasser-Wärmepumpe (Wasser-Wasser-Wärmepumpe)
Je nach den Gegebenheiten im konkreten Anwendungsfall eignet sich eine Quelle besser als die anderen. Im Folgenden stellen wir die wichtigsten Wärmepumpenarten im Detail vor.
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Außenluft als Wärmequelle. Sie kann fast überall installiert werden und ist besonders beliebt im Neubau und bei der Nachrüstung.
Luft-Wasser-Wärmepumpen gewinnen Umweltenergie aus der Außenluft. Das funktioniert auch bei Minusgraden noch - theoretisch befindet sich Energie bis zum absoluten Nullpunkt von rund -273 Grad Celsius Energie in der Umwelt, praktisch können gute Wärmepumpen bis etwa -20 Grad Celsius Energie aus der Außenluft gewinnen. Da die Differenz zwischen Quellentemperatur und Nutztemperatur, also Heizungsvorlauftemperatur, ausschlaggebend ist für die Effizienz der Wärmepumpe, sind Luft-Wärmepumpen in der Regel etwas weniger effizient als Geräte, die Umweltenergie aus den ganzjährig relativ konstant temperierten Quellen Erdreich- oder Grundwasser gewinnen.
Luft-Wasser-Wärmepumpen können sowohl im Innen- als auch im Außenbereich aufgestellt werden. Sind sie innen aufgestellt, verfügen Sie über eine Zuluft- und eine Abluftverbindung, die in der Außenwand des Gebäudes eingebracht werden. Bei außenaufgestellten Varianten befindet sich das komplette Gerät im Außenbereich. Die Wärmequelle muss bei Luft-Wasser-Wärmepumpen demnach nicht erst zugänglich gemacht werden: Luft ist überall frei verfügbar. Diese Wärmepumpen sind daher auch unkompliziert in der Sanierung einsetzbar, wenn wenig bis gar keine Eingriffe in die Natur, also Bohrungen oder gar umfangreiche Erdarbeiten für eine Kollektorverlegung, gewünscht sind.
Vorteile:
Günstige Anschaffungskosten
Schnelle und einfache Installation
Kein Eingriff in Boden oder Grundwasser nötig
Nachteile:
Effizienz sinkt bei sehr niedrigen Außentemperaturen
Etwas höhere Stromkosten im Winter
Typische Investition: 10.000–16.000 €
Leistungszahl (COP): 3–4
Erdwärmepumpe (Sole-Wasser-Wärmepumpe)
Erdwärme eignet sich besonders gut als Wärmelieferant, da das Erdreich viel thermische Energie speichert und ganzjährig konstante Temperaturen bietet - was zu einer hohen Effizienz des Systems führt. Zur Erschließung des Erdreichs gibt es die drei Varianten: Erdsonden, Erdkollektoren und Tiefenbohrungen. Die Erdwärmepumpe nutzt die konstante Temperatur des Bodens als Energiequelle. Über eine frostsichere Sole wird die Wärme zur Wärmepumpe geleitet.
Erdsonden
Erdsonden werden vertikal in die Erde gebohrt, in der Regel bis zu 100 Meter tief. Auch tiefere Bohrungen sind möglich, bedürfen aber zumeist zusätzlicher Genehmigungen. Ausschlaggebend für die Gesamtbohrmeter wie auch für die ideale Tiefe der Bohrungen ist die Wärmeabgabefähigkeit des vorhandenen Erdreichs - sandiger Boden mit hohem Anteil Feuchtigkeit liefert deutlich mehr Energie als felsiges, trockenes Gestein. Deswegen kann es bei einem Vorhaben sinnvoll sein, zwei Bohrungen zu je 90 Meter zu realisieren, bei einem anderen Vorhaben sind drei Bohrungen mit je 60 Meter Tiefe besser - obwohl in beiden Fällen dem Erdreich letztendlich auf einer Strecke von 180 Metern Wärme entzogen wird.
TOP: Genehmigungspflichtig, aber sehr leistungsstark.
Erdkollektoren
Erdkollektoren hingegen werden horizontal in einer Tiefe von 1,50 bis 2,50 Metern unter der Erdoberfläche eingebracht. Je nachdem, wie viel Fläche zur Verfügung steht bietet sich die eine oder andere Variante an. Wichtig ist bei beiden Lösungen, dass dem Erdreich nur so viel Wärmeenergie entzogen wird, wie auch nachströmen kann - die Quelle muss sich immer wieder regenerieren können. Als Faustformel gilt, dass für eine Kollektorenfläche etwa das Doppelte der zu beheizenden Gebäudefläche benötigt wird.
TOP: Günstiger, aber größerer Flächenbedarf.
Tiefenbohrungen
Bei Sondenbohrungen muss die Entzugsleistung des Bodens bei jedem Vorhaben individuell betrachtet werden, hier gelten als Faustformel bei normalen Bodenverhältnissen rund 50 Watt pro Bohrmeter - bei einem Hausbau mit einem Wärmebedarf von errechneten 5 Kilowatt (5.000 Watt) für Heizung und Warmwasserbereitung würden also mindestens 100 Bohrmeter benötigt. Die Wärmepumpe selbst wird in der Regel im Innenbereich aufgestellt.
TOP: Ideal für kleinere Grundstücke – sehr hohe Wärmeausbeute bei geringem Platzbedarf.
Vorteile:
Sehr effizient, da Bodentemperatur konstant
Langlebig und wartungsarm
Kühlfunktion im Sommer möglich
Nachteile:
Höhere Anschaffungskosten
Genehmigungspflicht und Installationsaufwand
Typische Investition: 15.000–25.000 €
Leistungszahl (COP): 4–5
Grundwasser-Wärmepumpe (Wasser-Wasser-Wärmepumpe)
Die Wärmequelle Wasser bietet sich vor allem in Gebieten mit hohem Grundwasserspiegel an. Für die Installation ist eine Genehmigung durch das Wasserwirtschaftsamt nötig, da auf das Grundwasser zugegriffen wird. Wichtig: Die Grundwasserqualität ist ein ausschlaggebender Punkt für die Lebensdauer dieses Wärmepumpentyps. Der Installationsaufwand im Vergleich zu Luft- oder Erdreich-Wärmepumpen ist höher, da sowohl ein Saug- als auch Schluckbrunnen gebohrt werden müssen. Da Grundwasser in der Regel im Mittel eine noch höhere Temperatur aufweist als das Erdreich, sollten Wasser-Wasser-Wärmepumpen eine etwas höhere Effizienz besitzen als Erdreich-Wärmepumpen. In der Praxis wird dieser Effizienzvorteil jedoch oft von den Pumpen, die das Grundwasser aus der Erde zur Wärmepumpe bzw. von der Wärmepumpe wieder zurück ins Erdreich pumpen, abgemildert.
Vorteile:
Höchster Wirkungsgrad aller Wärmepumpen
Sehr niedrige Betriebskosten
Zuverlässiger Betrieb, da konstante Wassertemperatur
Nachteile:
Grundwasserqualität muss geeignet sein
Genehmigung erforderlich
Regelmäßige Wartung der Brunnen nötig
Typische Investition: 18.000–30.000 €
Leistungszahl (COP): 5–6
Was bedeutet die Leistungszahl (COP) bei einer Wärmepumpe?
Die Leistungszahl, auch COP (Coefficient of Performance) genannt, beschreibt das Verhältnis zwischen erzeugter Wärmeenergie und eingesetzter elektrischer Energie.
Sie ist das wichtigste Maß für die Effizienz einer Wärmepumpe.
Einfach erklärt: Wenn eine Wärmepumpe einen COP von 4 hat, bedeutet das:
Aus 1 Kilowattstunde (kWh) Strom erzeugt sie 4 Kilowattstunden Wärme. Die Wärmepumpe nutzt also 3 kWh kostenlose Umweltenergie und 1 kWh Strom zur Antriebsenergie.
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Typischer COP-Wert 3 - 4
Die Effizienz sinkt bei sehr kalter Außenluft
Erdwärmepumpe (Sole-Wasser)
Typischer COP-Wert 4 – 5
Hohe Effizienz durch konstante Bodentemperatur
Grundwasser-Wärmepumpe
Typischer COP-Wert 5 - 6
Beste Werte durch gleichmäßige Wassertemperatur
Jahresarbeitszahl (JAZ) – der realistische Wert
Während der COP unter Laborbedingungen gemessen wird, gibt die Jahresarbeitszahl (JAZ) an, wie effizient die Wärmepumpe im realen Betrieb über das Jahr hinweg arbeitet.
Beispiel:
COP (Herstellerangabe): 4,8
JAZ (tatsächlich im Hausbetrieb): ca. 3,8
Je höher die JAZ, desto wirtschaftlicher und umweltfreundlicher arbeitet die Wärmepumpe. Förderprogramme wie das BAFA verlangen meist eine JAZ von mindestens 3,0–4,0, um förderfähig zu sein.
Kurz gesagt:
- Der COP misst die Effizienz unter Idealbedingungen.
- Die JAZ zeigt, wie effizient die Anlage im Alltag tatsächlich läuft.
- Beide Werte helfen, den Stromverbrauch und die Heizkosten einer Wärmepumpe realistisch einzuschätzen.
Wärmepumpenarten im Vergleich
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Vorteile
Günstig, einfach installierbar, wartungsarm
Nachteile
Effizienz sinkt bei Kälte
Anschaffungskosten
10.000–16.000 €
Betriebskosten pro Jahr
300–600 €
Genehmigung erforderlich?
Nein
Erdwärmepumpe (Sole-Wasser)
Vorteile
Sehr effizient, leise, langlebig
Nachteile
Teurer, Genehmigung erforderlich
Anschaffungskosten
15.000–25.000 €
Betriebskosten pro Jahr
200–500 €
Genehmigung erforderlich?
Ja
Grundwasser-Wärmepumpe
Vorteile
Höchste Effizienz, konstante Leistung
Nachteile
Hohe Investition, nicht überall möglich
Anschaffungskosten
18.000–30.000 €
Betriebskosten pro Jahr
150–400 €
Genehmigung erforderlich?
Ja
FAQ – Häufige Fragen zur Wärmepumpe
1. Lohnt sich eine Wärmepumpe im Altbau?
Ja, wenn das Gebäude ausreichend gedämmt ist und Heizflächen wie Fußboden- oder Wandheizung vorhanden sind.
2. Wie laut ist eine Wärmepumpe?
Moderne Geräte arbeiten mit nur 35–50 dB(A) – vergleichbar mit einem leisen Gespräch.
3. Kann eine Wärmepumpe auch kühlen?
Ja, viele Systeme bieten eine integrierte Kühlfunktion (z. B. bei Sole- oder Wasser-Wärmepumpen).
4. Wie lange hält eine Wärmepumpe?
Die Lebensdauer liegt meist bei 20 bis 25 Jahren, Erdsonden halten oft deutlich länger.
5. Welche Förderung gibt es?
Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und die KfW unterstützen Wärmepumpen mit Zuschüssen und Krediten.
Fazit: Nachhaltig heizen mit Wärmepumpe
Wärmepumpen sind eine umweltfreundliche, zukunftssichere und effiziente Heizlösung. Sie nutzen kostenlose Umweltenergie, senken die Heizkosten und steigern den Wert Ihrer Immobilie. Egal ob Luft-, Erd- oder Grundwasser-Wärmepumpe – für nahezu jedes Gebäude gibt es das passende System.
Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe eignet sich vor allem, wenn die Installation möglichst unkompliziert und ohne Genehmigung erfolgen soll. Die Investitionskosten für eine Erdreich-Wärmepumpen- wie auch für eine Grundwasser-Wärmepumpen-Heizungsanlage liegen höher: Das Gerät selbst ist in der Regel etwas günstiger als eine vergleichbare Luft-Wasser-Wärmepumpe, es muss jedoch die Quellenerschließung in die Investitionskosten eingerechnet werden. Dafür sind diese Wärmepumpen nahezu wartungsfrei und erreichen bessere Effizienzen. Weiterer Vorteil: Die Wärmequelle kann auch über die Lebensdauer der ersten Wärmepumpe hinaus genutzt werden.
Quelle & Foto: Stiebel Eltron / Tipps24-Netzwerk - HR