Wärmepumpenarten: Funktion & Vorteile im Vergleich

Zuhause mit erneuerbaren Energien heizen? Wärmepumpen machen es möglich! Sie versorgen Ihre vier Wände zuverlässig und effizient mit Wärme und sind dabei besonders klimaneutral. Während fossile Heizungsanlagen durch Verbrennung angetrieben werden, nutzt eine Wärmepumpenheizung das Erdreich, die Luft oder das Grundwasser als Energiequelle. Welche weiteren Vorteile diese Heizung mit sich bringt, erfahren Sie in diesem Überblicksartikel.

Alles auf einen Blick:

• Wärmepumpenanlagen nutzen Erde, Luft oder Grundwasser zur Wärmegewinnung. 
• Es gibt die Luft-Wasser-Wärmepumpe, Sole-Wasser-Wärmepumpe, Wasser-Wasser-Wärmepumpe, Hochtemperatur-Wärmepumpe, Luft-Luft-Wärmepump und die Gas-Wärmepumpe. 
• Die Gesamtkosten setzen sich aus unterschiedlichen Kriterien zusammen und liegen je nach Installationsaufwand und Modell zwischen 12.000 und 30.000 Euro. 
• Das Bundesamt für Ausfuhrkontrolle (BAFA) und die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) bieten finanzielle Förderungen an. 

Funktion einer Wärmepumpe

Im Prinzip entzieht eine Wärmepumpenheizung Energie aus dem Grundwasser, der Luft, der Sonne oder der Erde und wird rein mit Strom betrieben. Im Vergleich zu einer Heizung, die durch fossilen Brennstoff betrieben wird, punktet ein Wärmepumpsystem vor allem durch seine umweltfreundliche Funktionsweise und Effizienz.  

Was ist eine Wärmepumpe?

Hierbei handelt es sich um eine Heizung, die Wärmeenergie der Umwelt entzieht und sie in nutzbare Wärme für Ihr Zuhause umwandelt. Abhängig von der Art der Pumpe können verschiedene Wärmequellen genutzt werden: 

• Wasser (Grundwasser oder Oberflächenwasser) 
• Luft 
• Erde

Die Pumpe wird durch Strom betrieben und funktioniert ganz ohne Verbrennung. Diese Heizungsart besitzt daher eine vorbildliche CO2-Bilanz. Außerdem punktet sie mit einem besonders hohen Wirkungsgrad. So heizen Sie umweltfreundlich, effizient und sparen gleichzeitig Heizkosten ein. Alternativ kann eine Wärmepumpenheizung auch mit Gas betrieben werden.

Der Einbau eines solchen Heizsystems lohnt sich besonders in einem Neubau, aber ist auch bei der Sanierung eines Altbaus möglich.

Wie funktioniert eine Wärmepumpenheizung?

Das Funktionsweise ist einfach, die Wirkung umso größer. Nahezu alle Arten bilden aus folgenden Bauteilen ein geschlossenes Heizsystem: 

• Verdichter 
• Entspannerventil 
• zwei Wärmeübertrager bzw. Wärmetauscher (Verdampfer und Verflüssiger)  

Der Kreislauf beginnt mit dem Verdampfer (erster Wärmeübertrager). Hier wird Wärmeenergie der ausgewählten Wärmequelle (Erde, Luft oder Wasser) aufgenommen und auf ein Kältemittel übertragen. Das Mittel besitzt einen sehr niedrigen Siedepunkt, weshalb es in diesem Schritt bereits verdampft. 

Das Kältemitte wird jetzt in Dampfform weiter in den Verdichter geleitet. Im Regelfall wird eine solche Heizung mit Strom angetrieben, sodass alle Vorgänge mechanisch ablaufen.

Der Verdichter erhöht den Druck, wodurch das Temperaturniveau des gasförmigen Kältemittels steigt. Die gewonnene Wärme gelangt zum zweiten Wärmeübertrager, dem Verflüssiger, und wird  am Ende weiter an Ihren Warmwassertank oder Ihre Heizungen abgegeben. Danach kühlt das Kältemittel ab und wird wieder flüssig.

Über das Entspannungsventil wird der Druck auf den Normalzustand gesenkt und führt das Mittel zurück an den Anfang des Heizungskreislaufs.

Welche Funktion erfüllt ein Kältemittel in einer Wärmepumpenheizung? 

Das Kältemittel, eine chemische Flüssigkeit, transportiert die thermische Energie und macht in einem solchen Pumpsystem die Wärmeübertragung erst möglich. Der im ersten Schritt entstandene Dampf erwärmt sich durch Druckerhöhung. Sinkt der Druck auf das Gas, kühlt es wieder ab. Dieses physikalische Phänomen ist als Joule-Thomson-Effekt bekannt.

Das Kühlmittel besitzt die perfekten Voraussetzungen, um niedrigere Temperaturen schnell auf ein hohes Temperaturniveau zu bringen. Nur in Luft-Luft-Wärmepumpen kommt kein Kältemittel zum Einsatz.

Wärmepumpenarten in der Übersicht

Eine Wärmepumpenanlage kann Wärme aus verschiedenen Quellen entziehen. Der technische Ablauf ist im Prinzip bei allen Arten gleich. Nur das rein auf Luft basierte Heizsystem funktioniert anders. 

Welche Wärmepumpenarten gibt es? 

Es gibt vier verschiedene Modelle, die sich in der modernen Heiztechnik etabliert haben. Die Technik dahinter ist identisch, nur die Energiequelle unterscheidet sich. 

Wenn Sie Ihr Eigenheim mit erneuerbaren Energien heizen möchten, dann haben Sie die Auswahl zwischen folgenden Varianten: 

• Luft-Wasser-Wärmepumpe (Monoblock- und Split-Bauweise):  Umgebungsluft wird zum Heizen genutzt 
• Sole-Wasser-Wärmepumpe: Erdwärme (Geothermie) wird für das Heizen genutzt
• Wasser-Wasser-Wärmepumpe: Grundwasserreservoir wird als Wärmequelle genutzt
• Hochtemperatur-Wärmepumpe: Luft, Erdwärme oder Grundwasser können zum Heizen genutzt werden
• Luft-Luft-Wärmepumpe: Abluft einer Lüftungsanlage wird zum Heizen genutzt
• Gas-Wärmepumpe: Luft, Erdwärme oder Grundwasser und Erdgas dienen als Energiequellen für das Heizen

Welche Art des Heizens sich für Ihr Eigenheim eignet, ist unter anderem vom Standort abhängig. 

Was ist eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe oder auch Luftwärmepumpe gewinnt Wärme aus der Umgebungsluft. Die Umwandlung erfolgt mithilfe eines Kältemittels. Für den Heizungsbau benötigen Sie keine Baugenehmigung.

Im Allgemeinen wird hier außerdem zwischen Monoblockaufbau und Splitaufbau unterschieden. Eine Monoblock-Wärmepumpe besteht aus einer einzigen Anlage, während sich die Technik bei einem Splitaufbau in eine Innen- und Außenanlage aufteilt. Die gängigste Bauweise ist die Monoblock-Wärmepumpe.

Eine Monoblock-Bauweise gilt als besonders kostengünstig, effizient und leicht zu installieren. Aus diesen Gründen ist diese Variante besonders beliebt. Die Jahresarbeitszahl liegt im Durchschnitt bei 3, kann aber je nach Hersteller und Modell auch 4 erreichen. 

Im Vergleich zu anderen Typen ist der Stromverbrauch der Luft-Wasser-Wärmepumpen relativ hoch. Da die Temperatur der Außenluft schwankt, muss eine Luft-Wasser-Wärmepumpe mehr Arbeit leisten, um die Vorlauftemperatur konstant zu halten. Die Vorlauftemperatur ist dabei das Temperaturniveau, das das Heizwasser nach dem Erhitzen durch die Pumpe erreicht, bevor es in die Heizkörper fließt. 

Bei einigen Anbietern gibt es aber günstige Stromtarife speziell für Wärmepumpenanlagen.

Was ist eine Split-Wärmepumpe? 

Die Split-Wärmepumpe ist eine Variante der Luft-Wasser-Wärmepumpe, die sich auf zwei Anlagen im Innen- und Außenbereich aufteilt. 

Baukomponenten wie Verdichter, Verdampfer und Ventilator sind in der Außeneinheit verbaut. Die Innenanlage besteht aus Verflüssiger, Umwälzpumpe und Heizungsregler. Durch die Bauweise ist die Inneneinheit besonders platzsparend und kann fast an jedem Ort im Haus aufgestellt werden. 

Die beiden Anlagen sind durch eine Kältemittelleitung verbunden. Hierfür müssen lediglich nur kleine Baumaßnahmen an der Gebäudehülle durchgeführt werden. 

Für einen reibungslosen Ablauf muss diese Anlage von einem Experten mit einem Sachkundenachweis für Kältetechnik installiert werden. Der Kältekreislauf muss zudem auch regelmäßig kontrolliert werden. 

Was ist eine Sole-Wasser-Wärmepumpe?

Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe gewinnt ihre Energie aus dem Erdreich. Die Erdwärme kann entweder durch Erdsonden oder Erdkollektoren gespeichert werden. Welche Variante für Sie geeignet ist, hängt von dem Standort, von der Grundstücksgröße sowie dem individuellen Energieverbrauch ab. 

In beiden Fällen läuft die Wärmegewinnung gleich ab: Durch die Leitungen der Sonden und Kollektoren fließt sogenannte Sole-Flüssigkeit. Diese besteht aus Frostschutz und Wasser. Diese Wärmeträgerflüssigkeit nimmt die Wärme auf und leitet sie an das Kältemittel im Kreislauf der Wärmepumpenheizung weiter. Hier wird die Energie in nutzbare Wärme umgewandelt.

Erdsonden werden senkrecht in 40 bis 100 Meter Tiefe in die Erde gesetzt. Für die Installation sind somit Bohrarbeiten notwendig. Diese Variante garantiert  Effizienz und eine zuverlässige Heiztechnik, da die Temperatur in dieser Tiefe das ganze Jahr über, also auch während der kalten Monate, konstant bleibt. 

Im Gegensatz dazu entziehen Erdkollektorenplatten Wärmeenergie von der Oberfläche. Die Platten liegen nämlich bis zu zwei Meter unter der Erdoberfläche. Entscheiden Sie sich für Erdkollektoren, dann hat das den Vorteil, dass keine Erdbohrungen notwendig sind. Neben Sonneneinstrahlung wärmt auch Regen die Erde auf. Die Kollektoren sammeln diese Wärme auf. 

Was ist eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe?

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe nutzt im Gegensatz zu einer Sole-Wärmepumpe keine Sole-Flüssigkeit als Wärmeträger, sondern Grundwasser. Daher ist diese Variante auch als Grundwasser-Wärmepumpe bekannt. 

Es müssen zwei Brunnen gebohrt werden, um an das Grundwasser zu gelangen und es für den Wärmepumpen-Kreislauf zu nutzen. Dafür benötigen Sie eine entsprechende Genehmigung. Der Saugbrunnen und der Schluckbrunnen werden in einem Abstand von mindestens 15 Metern voneinander gebaut. 

Der Saugbrunnen transportiert das warme Wasser zum Pumpsystem, wobei die Wärmeenergie auf das Kältemittel übertragen wird. Es durchfließt dann die Wärmeüberträger sowie das Entspannungsventil, wobei am Ende nutzbare Energie für Ihr Zuhause produziert wird.

Danach wird das abgekühlte Wasser durch den Schluckbrunnen zurück in das Grundwasser geleitet. Die Temperatur des Grundwassers beträgt durchschnittlich zehn Grad und erreicht durch den Wärmepumpen-Prozess eine Vorlauftemperatur von 40 bis 60 Grad. 

Damit Ihre Heizung lange reibungslos und effizient funktioniert, ist essenziell, im Vorfeld die Qualität des Grundwassers sowie den Stand des Grundwasserspiegels auf Ihrem Grundstück analysieren zu lassen. Zum Beispiel kann ein zu hoher Eisenwert den Verschleiß der Rohrleitungen und der Anlage verschnellern.  

Zusätzlich muss der Grundwasserspiegel auf einer gewissen Höhe sein, denn wenn Sie für den Brunnenbau tiefer als 20 Meter bohren müssen, zahlt sich diese Wärmepumpen-Art nicht aus.

Was ist eine Luft-Luft-Wärmepumpe?

Diese Art wird auch Lüftungswärmesystem genannt und funktioniert anders als die anderen Anlagen. Dieses Heizsystem gewinnt Wärme nämlich ohne Kältemittel und besteht aus folgenden Bestandteilen:

• Ventilatoren 
• Plattenwärmetauscher 
• Zuluftnacherhitzer
• Lüftungssystem 

Als Energiequelle dienen hier Außenluft sowie die warme, verbrauchte Raumluft. Die frische Luft von außen wird von Ventilatoren angesaugt. Im Plattenwärmetauscher wird die Wärme der Raumluft auf die Außenluft übertragen. Die Temperatur der nun warmen Außenluft wird im Zuluftnacherhitzer weiter gesteigert. Danach strömt die Wärme durch ein spezielles Lüftungssystem in Ihre Wohnräume. 

Was ist eine Hochtemperatur-Wärmepumpe? 

Durch eine spezielle Technik erreicht diese Wärmepumpenheizung eine sehr hohe Vorlauftemperatur, die zwischen 75 und 100 Grad Celsius liegt. Die Vorlauftemperatur bei herkömmlichen Wärmepumpensystemen liegt bei circa 65 Grad Celsius. 

Als Energiequellen können Luft, Wasser sowie Erdwärme dienen. Sinnvoll kann diese Art für teilsanierte Altbauten und Ein- sowie Mehrfamilienhäuser sein. Aber auch in der Industrie und in Gewerbeimmobilien findet dieses Heiztechnik Verwendung.

Es werden folgende Bauarten unterschieden: 

• Zwei-Kreis-Wärmepumpe 
• CO2-Wärmepumpe 
• Heißgas-Wärmepumpe 

Im Wohngebäuden wird in der Regel das Zwei-Kreis-Modell eingebaut. Hier wird der herkömmliche Kältekreislauf zweimal hintereinander durchlaufen, wodurch sich das Temperaturniveau verdoppelt. 

Über unseren Experten

Michael Engel arbeitet als Ausbilder und Dozent im Fachbereich Fort- und Weiterbildung der SHK Innung München. In Seminaren vermittelt der Experte der SHK Fachwissen zur Planung und Errichtung von Wärmepumpenanlagen.

» Zur Seite der SHK Innung München

Was ist eine Gas-Wärmepumpe? 

Die meisten Wärmepumpen werden durch Strom angetrieben. Eine Gas-Wärmepumpe dagegen nutzt je nach Modell Luft, Erde oder Wasser und gleichzeitig auch Erdgas als Energiequellen. Eine Gas-Wärmepumpe ist daher eine Art Hybridheizung. 

Durch die zusätzliche Nutzung der Umweltenergie kann der Brennstoffverbrauch merklich gesenkt werden.

Je nach Modell wird die Verdichtung des Kältemittels und Wärmegewinnung entweder durch einen Gasmotor oder durch das Adsorptions- oder Absorptionsprinzip angetrieben.

Entsprechend wird zwischen folgenden Gas-Wärmepumpen unterschieden: 

• Gasmotorwärmepumpe: Wärmeübertragung durch Kältemittel und Temperatursteigerung mithilfe eines gasbetriebenen Motors (ähnelt einer herkömmlichen Pumpe)
• Absorptions-Gaswärmepumpe: Lösungsmittel absorbiert Kältemittel in Dampfform 
• Adsortions-Gaswärmepumpe: Wärmegewinnung durch Kältemittel und spezielles Gestein, meistens Zeolith

Was ist eine Inverter-Wärmepumpe? 

Sie können sich neben einer konventionellen Wärmepumpenanlage auch für eine mit eingebautem Inverter entscheiden. Ein Inverter sorgt dafür, dass sich die Leistung Ihrer Wärmepumpenheizung an Ihren tatsächlichen Bedarf anpasst. Eine Inverter-Wärmepumpe liefert also die ideale Wärmemenge an Ihre Heizkörper.

Herkömmliche Wärmepumpensysteme arbeiten im Vergleich immer auf Vollleistung, selbst wenn Sie Ihre Wohnräume nur auf niedriger Temperatur heizen möchten. Das führt dazu, dass mehr Wärme geliefert wird als eigentlich benötigt wird. Die überschüssige Wärmeenergie kann idealerweise in einen Pufferspeicher geleitet werden. 

Ein Inverter wandelt den Wechselstrom aus der Steckdose in Gleichstrom und dann wieder in Wechselstrom. Die Frequenz ist danach variabel und liegt zwischen 30 und 90 Hertz, wodurch sich die Drehzahl des Elektromotors einstellen lässt.  Die Drehzahl gibt die Arbeitsleistung der Wärmepumpenanlage vor. Ist die Drehzahl niedrig, wird wenig Wärme produziert. Jedes Modell  kann mit einem Inverter ausgestattet werden. 

Diese Funktionsweise hat den Vorteil, dass Sie effizienter heizen und einen schnellen Verschleiß verhindern. Besonders effizient ist dieses Heizsystem in Kombination mit einer Photovoltaikanlage. 

Lassen Sie sich am besten ausführlich über die beste Möglichkeit für Ihre Wohnsituation beraten.

Wärmepumpenarten: Die wichtigsten Vorteile und Nachteile

Es gibt verschiedene Varianten, daher sollten Sie sich vor dem Kauf genau mit den jeweiligen Vorteilen und Nachteilen auseinandersetzen. So finden Sie die beste Wärmepumpenheizung für Ihr Zuhause. 

Vorteile und Nachteile: Wärmepumpen Vergleich 

Wärmepumpenheizungen: Hersteller und Kosten 

Das Heizen mit erneuerbarer Energie ist anfangs nicht günstig, zahlt sich aber mit der Zeit aus. Es gibt außerdem die Option, finanzielle Fördermittel zu erhalten und somit Ausgaben zu sparen. 

Welche Hersteller gibt es? 

Es gibt eine Reihe von etablierten Herstellern, die durch ihre modernen und effizienten Wärmepumpen Ihr Zuhause zuverlässig mit Wärme versorgen.

Hersteller im Überblick: 

• alpha innotec 
• Stiebel Eltron 
• Bosch 
• Viessmann 
• Buderus 
• Vaillant
• Mitsubishi Electric 
• Daikin 
• Dimplex
• Ochsner 
• Barth 
• Heliotherm 
• Waterkotte 
• Emcal 
• NIBE 
• Tecalor 

Wie viel kostet eine neue Wärmepumpe? 

Allgemein sind die Investitionskosten für jeden modernen Wärmepumpen-Typ hoch und können zwischen 10.000 bis 30.000 Euro liegen. Die unterschiedlichen Preise ergeben sich aus der Art, dem Standort, dem Hersteller, der Anlagengröße sowie den Anschaffungs-, Installations- und Erschließungskosten.

Gibt es staatliche Förderung für Wärmepumpenanlagen? [Stand 2024]

Förderanträge für Wärmepumpen werden mittlerweile nur von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) abgewickelt und nicht mehr wie zuvor von dem Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA).

Der maximale Fördersatz liegt bei 30.000 Euro. Dieser Betrag gilt einmalig für die erste Wohneinheit. Zusätzlich gibt es weitere Fördermöglichkeiten, wie den Klimageschwindigkeitsbonus, den Einkommensbonus und den Wärmepumpenbonus, durch die Sie Ihre Förderzahlung unter bestimmten Voraussetzungen erhöhen können.

Wenden Sie sich vor dem Kauf mit Ihren Plänen an die Institute und lassen Sie sich über Ihre Fördermöglichkeiten beraten. Ein Heizungsbaubetrieb kann Sie ebenfalls über die aktuellen Förderprogramme aufklären, denn die Maßnahmen werden häufig überarbeitet.

Fazit 

Eine Wärmepumpenheizung bietet Effizienz, Klimaneutralität und zuverlässige Wärmequellen. Die Natur dient hier als Energiequelle für die Wärmeproduktion. Die Wärme aus der Luft, dem Wasser und dem Erdreich wird genutzt, um Ihre vier Wände zu heizen. Nutzen Sie in Ihrem Haushalt Ökostrom, können Sie den CO2-Ausstoß noch aktiver reduzieren. Als alternative Energiequelle kann auch Gas genutzt werden. Die Investitionskosten sind hoch, aber zahlen sich ökonomisch sowie ökologisch auf lange Sicht auf jeden Fall aus.