Die Wärmepumpe

- Stand 03/2023 -

Wärmepumpen nutzen zur Erzeugung von Wärmeenergie die Wärme aus der Luft, dem Grundwasser oder dem Erdreich und werden sowohl in der Politik als auch medial als Gamechanger im Kampf gegen den Klimawandel gehandelt. Sie erzeugen nachhaltige Wärmeenergie und sollen die altbewährten Systeme mit Verbrennungstechnologie verdrängen. Öl und Gas als Energieträger sollen nach und nach ersetzt werden. Aber was wissen wir eigentlich über Wärmepumpen und sind sie wirklich so nachhaltig, wie es sich viele Deutsche wünschen? Wie funktionieren sie und welche unterschiedlichen Systeme kennen wir? Das Themenfeld Wärmepumpe ist äußerst komplex und ohne längere Recherche gar nicht so einfach zu durchschauen. Wir beantworten Ihnen daher die häufigsten und wichtigsten Fragen in unserem Ratgeber zur Wärmepumpe.


Hier können Sie direkt zu Ihrer Frage springen:

Was ist eigentlich eine Wärmepumpe?

Wärmepumpen sind grundsätzlich umweltfreundliche Heizsysteme, die die Energie aus der Umwelt nutzen, um Wärme zu erzeugen. Umwelt meint in diesem Fall die Umgebungsluft, das Erdreich oder das Grundwasser. Die aus diesen natürlichen und nachhaltigen Ressourcen gewonnene Wärmeenergie wird für Heizungen und Warmwasser genutzt. 

 

Das Funktionsprinzip der Wärmepumpe kennen wir dabei alle schon seit Jahrzehnten. Es gleicht dem des Kühlschranks, wie in er jedem Haushalt zu finden ist. Während der Kühlschrank den Innenraum abkühlt und die entzogene Wärme nach außen abgibt - übrigens genau, wie eine Klimaanlage - dreht die Wärmepumpe dieses Prinzip in gleicher Weise einfach um. Dabei wiederholen sich in einem geschlossenen System immer wieder die selben vier Schritte in der selben Abfolge. Es wird verdampft, verdichtet, verflüssigt und resettet:

 

Aufnahme / Verdampfung Der Verdampfer sorgt dafür, dass über ein flüssiges Kältemittel die Wärme aus der Umgebung aufgenommen wird und dieses dadurch beginnt nach und nach zu verdampfen. Das Kältemittel wechselt also durch die Umgebungsenergie von seinem flüssigen in den gasförmigen Zustand. Die Temperatur des Dampfes reicht zunächst noch nicht aus, um einen spürbaren Heizeffekt zu erzielen.

 

 Verdichtung Im nächsten Schritt sorgt ein mit Strom betriebener Kompressor (auch als Verdichter bezeichnet) dafür, dass das Kältemittelgas zusammengedrückt und somit verdichtet wird. Druck und Temperatur im System steigen an. Zur Veranschaulichung vergleichbar ist dieser Prozess mit dem Aufpumpen eines Fahrradreifens, dessen Druck sich ebenfalls erhöht, wenn Luft in den Schlauch gepumpt wird. Auch hier erwärmt sich der Reifen im Laufe der Druckzuführung. 

 

 Übertragung / Verflüssigung Nachdem das gasförmige Kältemittel ausreichend verdichtet und erwärmt ist, muss die Wärmeenergie jetzt auf das Heizsystem übertragen werden. Das funktioniert mittels Wärmetauscher und während wie Wärme vom geschlossenen Kühlmittelsystem auf das geschlossene Heizwassersystem übertragen wird und dieses erhitzt, wird das Kühlmittel nach und nach wieder verflüssigt. Die Wärme geht also vom Kühlmittel auf das Heizwasser über und kann dort zudem im sogenannten "Pufferspeicher" gespeichert werden.

 

 Entspannung / Reset Im vierten Schritt sorgt nun ein Expansionsventil oder auch Entspannungsventil dafür, dass der Druck des Kühlmittels endgültig wieder sein Ursprungsniveau erreicht, und das Kühlmittel infolgedessen wieder seine Ausgangstemperatur annimmt. Das Kühlmittel wird sozusagen zurückgesetzt und ist bereit, den gesamten Prozess erneut zu durchlaufen 

Essenziell: Der Wärmetauscher

Der Wärmetauscher wird nicht nur bei der Wärmeerzeugung in der Gebäudewirtschaft eingesetzt. Er kann eigentlich überall dort eingesetzt werden, wo gewollt oder ungewollt Wärme entsteht und diese Wärme nutzbar gemacht werden soll. Er bedient sich dabei eines relativ simplen physikalischen Effektes aus der Entropie. Vereinfacht gesagt ist es so, dass die Natur immer nach einem Ausgleich strebt. Gießt man heißes Wasser in einen Eimer mit eiskaltem Wasser, wird sich das Wasser vermischen und die Temperaturen beider Flüssigkeiten gleichen sich an. Die Pizza, frisch aus dem Backofen, wird dasselbe mit ihrer Umgebungsluft machen und während die Luft über der heißen Pizza sich erwärmt, kühlt die Pizza ab. Der Wärmetauscher bedient sich an diesem Prinzip und schafft zwischen zwei Kreisläufen einen Ausgleich. Einziger Unterschied beim Wärmetauscher: Beide Kreisläufe sind geschlossene, räumlich voneinander getrennte Systeme. Es findet keine Vermischung statt. Kammern oder Rohrsysteme aus leitfähigem Material, in der Regel Metall, ermöglichen die Abgabe bzw. Aufnahme von Wärmeenergie zwischen den Systemen, ohne sich zu vermengen.


Entscheidend für die Effektivität ist dabei immer die tatsächliche Wärme, die bei der Aufnahme im Verdampfer zur Verfügung steht. Dabei geht es nicht unbedingt um für uns Menschen spürbare Wärme, sondern um faktische Wärmeenergie, die eigentlich immer vorhanden ist und genutzt werden kann. Kleiner Exkurs: Der absolute Nullpunkt liegt hier aus physikalischer Sicht bei -273,15 Grad (Celsius) und alles darüber, enthält theoretisch auch Wärmeenergie. Das bedeutet aber nicht, dass die Wärmepumpe auch immer und bei jeder messbaren Energie effektiv arbeiten kann. Die Wärmepumpe muss mit externem Strom versorgt werden und grundsätzlich sollte die aufnehmbare Wärmeenergie größer sein, als die des zu versorgenden Heizsystems. Liegt Sie darunter, kann die Wärme zwar immernoch genutzt werden. Sie muss aber entsprechend verdichtet werden. Das bedeutet, um so größer der Wärme-Unterschied zwischen den Systemen ist, um so mehr Energie von außen wird benötigt - die Wärmepumpe benötigt dann größere Mengen zugeführten Stroms.

Schematische Übersicht zur Funktionsweise einer Wärmepumpe mit Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Entspannungsventil | Quelle: Sachverständigenbüro H&Z Immobilien
Schematische Übersicht zur Funktionsweise einer Wärmepumpe  |  Quelle: Sachverständigenbüro H&Z Immobilien

Ist die Wärmepumpe also wirklich klimaneutral?


Theoretisch: ja. Praktisch: Jaein. Die Wärmepumpe, die nach Ansicht vieler Politiker und Klimaschützer künftig Gas- und Ölheizungen ersetzen soll, ist nur dann klimafreundlich, wenn sie mit klimafreundlichem Strom versorgt wird. Die Gewinnung der Wärme aus der Umgebungsluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser ist im Grundsatz nachhaltig und gut für das Klima. Es wird Wärmeenergie genutzt, die eigentlich immer da ist und das, ohne das Verbrennen von fossilen Energieträgern. Es wird kein CO2 in die Luft abgegeben. Die Wärmepumpe benötigt für ihre Arbeit allerdings Strom. Wie eingangs beschrieben, kann der Stromverbrauch dabei, je nach Energiequelle und Wärmegrad, sehr hoch werden. Die Stromversorgung kann, jedenfalls teilweise, durch hauseigene, erneuerbare Systeme erfolgen. Wie unsere schematische Übersicht oben es zeigt, kann die Versorgung beispielsweise über eine eigene Photovoltaikanlage unterstützt werden. In der Theorie also, wenn die Stromversorgung zu 100 Prozent mit klimaneutralen Systemen möglich wäre, wäre auch die Wärmepumpe insgesamt klimaneutral und nachhaltig. 

 

In der Praxis verhält es sich gegenwärtig leider etwas anders. Die hundertprozentige Versorgung mit erneuerbaren Energien ist eher die Ausnahme als die Regel und kaum realisierbar. Sind tatsächlich Systeme für eine grüne Stromversorgung vorhanden, können diese den Strombedarf der Wärmepumpe nur teilweise abdecken. Es wird folglich Strom aus dem öffentlichen Netz benötigt und zugekauft und genau hier liegt das Problem. Laut Pressemitteilung des statistischen Bundesamtes (Pressemitteilung Nr. 090 vom 09.03.2023) war Kohle im Jahr 2022, wie schon in den Vorjahren, der wichtigste Energieträger für die deutsche Stromerzeugung. Nach den vorläufigen Ergebnissen von Destatis entfielen 33,3 % des in Deutschland erzeugten und in das öffentliche Netz eingespeisten Stroms auf Kohlestrom. Der Anteil von konventionellen Energieträgern insgesamt belief sich auf 53,7 %. Mehr als die Hälfte des eingespeisten Stroms stammt also als Kohle, Kernenergie, Erdgas und sonstigen konventionellen und umweltschädlichen Energieträgern. 

 

Die Wärmepumpe ist daher aufgrund ihres hohen Strombedarfs und der deutschen Stromerzeugung jedenfalls in Deutschland in vielen Fällen nicht klimaneutral. Das liegt jedoch nicht an der Technologie selbst, denn diese kann grundsätzlich klimaneutral betrieben werden und es ist davon auszugehen, dass der Anteil an erneuerbaren Energien in Deutschland künftig weiter wachsen wird. Das Potential für eine klimaneutrale Beheizung von Gebäuden ist folglich bei der Wärmepumpe gegenwärtig dennoch sehr hoch und aus Sicht des Klimaschutzes, langfristig gesehen, eine vielversprechende Alternative zu bisherigen Heizsystemen. 


Funktioniert eine Wärmepumpe auch im Winter bei eisigen Temperaturen?


Neben der schon beschriebenen Wirkweise von Wärmepumpen, die durch entsprechenden Druck und durch Verdichtung ermöglicht, auch ohne "heiße" Wärmequellen ausreichende Wärmenergie für die Heizung zu erzeugen, gibt es zwei Gründe, warum Wärmepumpen grundsätzlich auch im Winter und bei eisigen Außentemperaturen funktionieren.

Zunächst sind die Temperaturen unter der Erde und im Grundwasser relativ konstant. Grundwasser hat eine gewisse Wärmekapazität und bleibt in der Regel wärmer als die Außenluft. Selbst wenn Grundwasserbereiche überfrieren, kann die Eisschicht selbst eine Art isolierende Wirkung erzeugen und die Temperaturen unterhalb des Eises kontant halten.

 

Fallen die Temperaturen jedoch extrem, sodass die Kälte auch tief in das Erdreich dringen kann oder wenn die Wärmepumpe Außenluft nutzt, kann in vielen Geräten ein elektrisches Heizelement automatisch als Unterstützung zugeschaltet werden, um weiterhin ausreichende Wärme liefern zu können. Werden Wärmepumpen als Hybridsysteme, beispielsweise mit Gas-Brennwertthermen betrieben, können diese die mangelnde Wärme kompensieren und extreme Kältephasen überbrücken.


Brauche ich für eine Wärmepumpe zwingend eine Fußbodenheizung? / Muss ich mein Haus zunächst sanieren?


Grundsätzlich kann eine Wärmepumpe auch in einem nicht sanierten Haus und auch ohne Fußbodenheizung verwendet werden. Das ist jedoch nur selten empfehlenswert. Der Grund, warum eine Flächenheizung - also eine Fußboden, Wand- oder Deckenheizung - empfohlen wird, ist die niedrige Vorlauftemperatur. Wärmepumpen arbeiten mit Quellen niedriger Wärme und müssen diese auf ein höheres Temperaturniveau heben. Dafür benötigen sie Strom. Betreibt man die Wärmepumpe mit Heizkörpern mit einer hohen Vorlauftemperatur, muss die Wärmepumpe mehr leisten und der hohe Stromverbrauch macht sie ineffizient - (in Deutschland) sowohl aus Sicht des Klimaschutzes als auch für die eigene Brieftasche.

 

Vereinfacht gesagt sollte man also dafür sorgen, dass die Wärmepumpe möglichst nicht zu hart arbeiten muss. Die Fußbodenheizung sorgt als Flächenheizung dafür, dass ein Raum großflächig und gleichmäßig erwärmt wird. Sie muss dafür nicht so heiß werden, wie konventionelle Heizkörper, die nur von einem Punkt aus Wärme abstrahlen und sehr viel höhere Vorlauftemperaturen benötigen. Diesen Effizienz-Vorteil bieten grundsätzlich alle Flächenheizungssysteme, also auch Wandheizungen.

Für den Einsatz einer Wärmepumpe empfiehlt sich meistens auch die Installation einer Fußbodenheizung.
Grundsätzlich sind Flächenheizungen empfehlenswert.

Die Arbeitslast der Wärmepumpe wird außerdem verringert, wenn die erzeugte Wärme nicht zu großen Teilen schnell wieder verloren geht. Hier kommen die Sanierungs- bzw. Modernisierungsempfehlungen ins Spiel. Für eine optimale Energiebilanz der Wärmepumpe sollte das gesamte Gebäude über einen guten Wärmeschutz verfügen. Dazu gehören sowohl moderne, mehrfachverglaste und isolierte Fenster und Türen, als auch eine vollständige Dämmung der Außenwände und Dachflächen. Die eigene Stromerzeugung mittels Sonnenenergie ergänzt die Energiebilanz zusätzlich. 

 

 

Die energetische Sanierung eines Gebäudes einschließlich Photovoltaik und Flächenheizung ist also keine zwingende Voraussetzung für den Umstieg auf eine Wärmepumpe. Sie ist aber in den meisten Fällen zu empfehlen, wenn die Wärmepumpe langfristig wirtschaftlich betrieben werden soll. Ganz ohne Modernisierungsmaßnahmen wird die Wärmepumpe sich in Altbauten häufig kaum amortisieren können. Ist eine Flächenheizung baulich nicht realisierbar, sollten zumindest ausreichend große Heizkörper eingesetzt werden. In Kombination mit einem ansonsten modernen Stand des Wärmeschutzes im Gebäude, kann der wirtschaftliche Einsatz einer Wärmepumpe dann auch ohne Flächenheizung möglich sein. 


Was sind Jahresarbeitszahl und COP?


Die Jahresarbeitszahl JAZ beschreibt die Effizienz einer Wärmepumpe. Sie setzt die Einheiten eingesetzte Kilowattstunde (kWh) Strom und erzeugte Kilowattstunde Wärme ins Verhältnis und berücksichtigt dabei eine Vielzahl von Einflussfaktoren. "JAZ 4" bedeutet z.B., dass die Wärmepumpe pro Kilowattstunde Strom vier Kilowattstunden Wärme an das Gebäude abgibt (1 kWh Strom → 4 kWh Wärme). Hierbei sind zum Beispiel auch die Anlaufenergie und Abtauvorgänge berücksichtigt, die je nach Umgebungsbedingungen im Laufe des Jahres eine Rolle spielen. Wirklich effizient ist eine Wärmepumpe dabei erst ab einer JAZ von 3. Das liegt allerdings vor allem aus Klimaschutzsicht daran, dass der Strom in Deutschland zu weiten Teilen aus konventionellen Energieträgern wie Gas und Kohle gewonnen wird. Man sollte wissen, dass die Messzahlen, die häufig unter Idealbedingungen gemessen und erfasst werden, nicht selten von realen Werten im Praxiseinsatz abweichen. Das Beratungsgespräch mit einem erfahrenen Experten oder einer erfahrenen Expertin wird der bloße Blick auf die JAZ also kaum ersetzen können, insbesondere da Wärmepumpen eine Vielzahl von Einstellungsmöglichkeiten haben. Vor allem die Zuschaltung des Heizstabes im Winter lässt sich in den meisten Fällen aktiv steuern bzw. programmieren. 

 

Die Abkürzung COP kommt vom englischen "coefficient of performance" und wird im Deutschen eigentlich nur Leistungszahl genannt. Anders als die Jahresleistungszahl, welche die Rahmenbedingungen im gesamten Jahresverlauf berücksichtigt, ist die einfache Leistungszahl nur eine theoretische Momentaufnahme. Es ist also das Verhältnis zwischen eingesetzter Energie und erzeugter Wärme ohne die Berücksichtigung ganzjährig variierender Einflüsse. Die einfache Leistungszahl ist daher grundsätzlich weniger aussagefähig als die Jahresarbeitszahl.


Welche Wärmepumpen gibt es und wie effizient sind sie?


Absolutes Begriffschaos und unterschiedliche Nutzungskonzepte eines an sich immer gleich bleibenden physikalischen Prinzips - so kann man die unterschiedlichen Arten von Wärmepumpensystemen eigentlich auch zusammenfassen. Immer ist es ein geschlossenes Kühlmittelsystem, dass der Umgebung der Wärmepumpe die thermische Energie entzieht, um damit die Warmwasser- und / oder Heizungsversorgung sicherzustellen. Wärmepumpen bedienen sich dabei allerdings nicht immer beim selben Energie-Medium. Luft, Wasser und Erde beherbergen Wärme, die wir nutzen können. Es muss immer geprüft werden, welches System sich für welchen Einsatzzweck am besten eignet. Entsprechend unterschiedliche Wärmepumpensysteme gibt es:

LUFT-WASSER-WÄRMEPUMPE

Die Luft-Wasser-Wärmepumpe, häufig auch einfach Luftwärmepumpe genannt, nutzt die Umgebungsluft als Energieträger. Die thermische Energie der Umgebungsluft wird auf ein Kältemittel übertragen, verdichtet usw. Es ist also das selbe Schema wie bei allen Wärmepumpenarten. Bei der Luft-Wärme-Pumpe ist jedoch der bauliche Aufwand der Installation als sehr gering hervorzuheben. Das und relativ niedrige Kosten machen die Luftwärmepumpe für viele Menschen besonders attraktiv. Bodengutachten, Bohrungen und aufwendige Genehmigungsverfahren sind nicht erforderlich. Es handelt sich, vereinfacht gesagt, um einen aufgestellten Ventilator, der Außenluft ansaugt und auf den Wärmepumpenkreislauf überträgt.

Die Effizienz hängt dabei natürlich maßgeblich von der Temperatur der Außenluft ab, die in unseren Breitengraden nicht konstant ist und großen Schwankungen unterliegt. Ist die Außenluft sehr kalt, muss das System unter steigendem Stromverbrauch immer größere Mengen Luft am Wärmetauscher vorbeiführen und selbst mehr Energie hinzufügen. Die Effizienz nimmt ab und außerdem verursachen die Ventilatoren eins Luft-Wasser-Wärmepumpensystems dann unterschiedlich laute Geräusche - die Kehrseite des Systems. Der Aufstellort sollte also nicht willkürlich gewählt werden. Ideal ist eine bauliche Umgebung, die eine schallmindernde Wirkung hat.

Sogenannte Brauchwasser-Wärmepumpen oder auch Warmwasserwärmepumpen arbeiten nach demselben Prinzip wie die Luft-Wasser-Wärmepumpe. Der Name ist hier etwas irreführend, da das Brauchwasser nicht als Energieträger dient. Energieträger ist auch hier die Umgebungsluft. Das Brauchwasser ist es, dass hierbei erwärmt wird. Das passiert bei der Brauchwasser-Wärmepumpe allerdings nicht mit der thermischen Energie der Außenluft, sondern mit der Wärme von Innenluft - häufig die durch technische Anlagen ohnehin schon stark erwärmte Innenluft im Kellerbereich. Da ihr Einsatzzweck im häuslichen Bereich vor allem die Warmwasserversorgung ist, wird sie auch Warmwasserwärmepumpe genannt.

Luft-Wasser-Wärmepumpen sind im Grundsatz von den drei typischen Wärmepumpenarten am ineffizientesten - so die Theorie. Da die Effizienz aber nicht nur am System hängt, sondern auch an den Umgebungsbedingungen, sind solche Aussagen immer mit Vorsicht zu genießen. Das trifft insbesondere auf die Brauchwasser-Wärmepumpen zu, da diese ohnehin schon künstlich erzeugte, und frei verfügbare Wärme nutzen können. 

ERDWÄRMEPUMPE

Die Erdwärmepumpe nutzt die sogenannte "Geothermie" und wird außerdem auch Sole-Wärmepumpe oder Sole-Wasser-Wärmepumpe genannt. Ihr Funktionsprinzip entspricht dem der übrigen Wärmepumpenarten. Die Erdwärmepumpe nutzt dafür jedoch die thermische Energie des Erdreiches. Dazu werden entweder oberflächennahe Erdkollektoren in einer Tiefe von ca. einem bis zwei Metern oder bis zu 100 Meter in die Erde eingelassene Erdsonden verwendet. Es sind also in jedem Fall entweder Erdarbeiten oder sogar Tiefbohrungen für die Nutzung von Erdwärmepumpen erforderlich.

Der Vorteil der Erdwärmepumpen ist ihre relativ kontant hohe Effizienz. Die Temperatur der Energiequelle spielt für eine Wärmepumpe eine entscheidende Rolle. Im Erdreich ist die abrufbare Wärmeenergie nur wenigen und einigermaßen schwachen Schwankungen unterworfen. Je nach Tiefe und Qualität des Bodens liegen die Temperaturen im Erdreich etwa zwischen 7 und 13 Grad (Celsius). Das ändert sich selbst dann nicht, wenn im Winter und bei frostigen Außenlufttemperaturen die oberen Erdschichten bereits überfroren sind.

Nachteile im Vergleich zu einfachen Luftwärmepumpen kann man in der teureren und aufwendigeren Installation sehen. Tiefenbohrungen erfordern einiges an Know-how und technischem Gerät und die Einholung der notwendigen Genehmigungen ist ebenfalls aufwendig. Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass sowohl zuständige Wasserbehörden als auch Bergbehörden mit einzubeziehen sind. Je nach Standort ist eine Bohrung auch nicht immer zulässig. Die Bohrung ist aber erforderlich, um ein u-förmiges Rohr in das Erdreich einzulassen. In diesem Rohr fließt das Kältemittel, um die Umgebungswärme aufzunehmen. Es dient also als Sonde. Pro benötigtem Kilowatt Heizleistungen werden ungefähr 20 Meter tiefe angesetzt.

Der Genehmigungsaufwand für oberflächennahe Erdkollektoren ist allerdings deutlich geringer und es werden auch keine Tiefenbohrungen benötigt. Dafür ist der Platzbedarf dieser Kollektoren sehr hoch. Meistens muss ihre Fläche auf annährend 200 % der Heizfläche dimensioniert werden. Sowohl durch Bohrungen eingelassene Erdsonden als auch Erdkollektoren in Oberflächennähe sollten eher großzügig als zurückhaltend geplant werden. Die nachträgliche Erweiterung beider Systeme ist in der Regel teurer und aufwendiger als die ausreichend dimensionierte Erstinstallation.

WASSER-WASSER-WÄRMEPUMPE

Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe erweitert das Begriffschaos noch etwas und wird auch ziemlich treffend Grundwasserwärmepumpe genannt. Wie der Name schon vermuten lässt, nutzen Grundwasserwärmepumpen das Grundwasser als Wärmequelle. Sie arbeiten hierzu mit zwei Brunnen. Der Saugbrunnen (auch als "Förderbrunnen" bezeichnet) realisiert die Zuleitung, sodass der Wärmetauscher die thermische Energie des Grundwassers entnehmen kann. Der Schluckbrunnen sorgt dafür, dass das Grundwasser zurückfließen kann. Beide Brunnen müssen einen Mindestabstand zueinander einhalten. Die Entfernung liegt dabei meistens bei mindestens 15 Metern. Das Funktionsprinzip des geschlossenen Kreislaufs mit Kältemittel und Wärmetauscher unterscheidet sich ansonsten nicht von den anderen Pumpenarten.

Aber: Die konstant hohen Temperaturen des Grundwassers machen die Wasser-Wasser-Wärmepumpe für den Gebäudeheizbetrieb zum effizientesten System. Selbst bei winterlichen Temperaturen unterschreitet das Grundwasser die 10-Grad-Marke nur selten. Die erforderliche Tiefe der Brunnen ist zudem überschaubar. Je nach Standort können schon 4 Meter Tiefe ausreichend sein.

Bei den notwendigen Bohrungen verhält es sich allerdings ähnlich wie bei der Sonde einer Erdwärmepumpe. Die Bohrungen müssen genehmigt werden und die Zusammenarbeit mit den örtlichen Wasserbehörden ist zwingend notwendig. In Wasserschutzgebieten kann die Genehmigungsfähigkeit zudem problematisch werden. Außerdem spielt die chemische Zusammensetzung des Grundwassers eine Schlüsselrolle für die Eignung einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe als Heizversorger. Zu viel Eisen kann z.B. ein Problem für die Filteranlage sein und die Anlage kann nicht in Betrieb gehen, da sie regelmäßig verstopfen würde. Auch andere Korrosionsgefahren sind denkbar. Informationen zur Genehmigungsfähigkeit und auch zur Zusammensetzung des Grundwasser liefern in der Regel die örtlich zuständigen Wasserbehörden.

Gut zu wissen: Wasser-Wasser-Wärmepumpen müssen nicht zwingend immer nur mit Grundwasser arbeiten. Stehen gewerbliche bzw. industrielle Abläufe zur Verfügung - zum Beispiel kann es sich um erwärmtes Kühlwasser von Großbetrieben oder Kraftwerken handeln - kommt auch dieses Wasser für den Betrieb einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe in Betracht.



Was kosten Wärmepumpen?


Die Kosten einer Wärmepumpe können aufgrund unterschiedlicher Faktoren variieren. Während sich die Gerätekosten regional regelmäßig nicht unterscheiden, da es sich häufig um national oder international agierende Hersteller handelt, unterscheiden sich Positionen wie Handwerkskosten, Anfahrtspauschalen, Transportkosten usw. je nach Region und Verfügbarkeit durchaus. Dazu kommt, dass wir es mit einem expandierenden Wirtschaftszweig zu tun haben, der sich stetig weiterentwickelt. Das alleine kann aufgrund sich verändernder Verfahrenstechniken und Produktionskosten zu Preisveränderungen führen. 

 

Dennoch kann man grob mit den folgenden, ungefähren Kosten rechnen. Wie sich mögliche Fördermöglichkeiten auswirken, erfahren Sie weiter unten.

20.000 - 25.000 Euro

Kosten Luft-Wasser-Wärmepumpe

Für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe (Luftwärmepumpe) sollte man in einem durchschnittlichen Einfamilienhaus mit 20.000 - 25.000 Euro Kosten einschließlich Installation rechnen. Die Installation der Luftwärmepumpe ist verhältnismäßig unkompliziert.

Kleinere Brauchwasserpumpen kosten in der Regel 3.000 - 5.000 Euro.

25.000 - 40.000 Euro

Kosten Erdwärmepumpe 

Während die Erdwärmepumpe selbst durchschnittlich mit 15.000 - 20.000 Euro zu buche schlägt, müssen zusätzlich noch Kosten für die Erschließung (Bohrung) und Installation einer Sonde oder von Erdkollektoren hinzugerechnet werden. Im Falle der Sonde sollte man je nach Bodenbeschaffenheit von 50 - 100 Euro je Meter Bohrtiefe ausgehen. Erdkollektoren können je Quadratmeter mit ca. 30 Euro angegeben werden. 

25.000 - 35.000 Euro

Kosten Grundwasserwärmepumpe

Für die Grundwasserwärmepumpe selbst kann man mit ca. 20.000 - 25.000 Euro rechnen. Hinzu kommen jedoch noch Erschließungskosten im Bereich 5.000 - 10.000 Euro, da Grundwasserwärmepumpen (Wasser-Wasser-Wärmepumpen) nur im Zusammenspiel mit Saug- und Schluckbrunnen funktionieren. Die Erschließungskosten variieren auch hier vor allem aufgrund unterschiedlicher (Bohr-)Bedingungen.


An dieser Stelle sei jedoch noch einmal erwähnt, dass es sich zum einen nur um eine Orientierungshilfe handelt. Zum anderen muss jedem klar sein, dass die Sanierungs- bzw. Modernisierungskosten, die für den Betrieb einer Wärmepumpe erforderlich werden können, vor allem in älteren Bestandsbauten die Gesamtkosten um ein vielfaches erhöhen können. Betrachtet man ein klassisches Einfamilienhaus Baujahr 1960, wird man regelmäßig davon ausgehen müssen, dass zahlreiche bauliche Maßnahmen erforderlich sind, um jedenfalls das Mindestmaß an modernen Standards erfüllen zu können, ohne die eine Wärmepumpe nicht effizient arbeiten kann. Plant man mit der Dämmung der Außenwände und des Daches, dem Einbau von mehrfachverglasten Fenstern und - soweit möglich - der Installation einer Fußbodenheizung, wird das Projekt Wärmepumpe unter 80.000 Euro kaum realisierbar sein. In Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage wird es schnell sechsstellig.

 

Es lohnt sich, bei der Installation von Heizsystemen mit Wärmepumpe Angebote zu vergleichen, um Geld zu sparen.
Angebote vergleichen lohnt sich eigentlich immer!

Es ist daher immer empfehlenswert, sich für sämtlich Gewerke und Bauabschnitte nach Möglichkeit mehrere Angebote machen zu lassen. Der Aufwand für das Vergleichen unterschiedlicher Kostenvoranschläge lohnt sich bei diesem Kostenumfang eigentlich immer. Außerdem sollte man darauf bestehen, umfassend über Fördermöglichkeiten informiert zu werden. Neben direkten Zuschüssen für Heizsysteme gibt es auch immer wieder zinsgünstige Kredite der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) und häufig auch regionale / kommunale Förderprogramme. Außerdem kann es sich vor allem in kleineren Gemeinden auszahlen, mit Nachbarn und Gemeindevertreter hinsichtlich der Heiztechnologie über mögliche Gemeinschaftsprojekte zu sprechen. 

 

Der machbare Eigenanteil an Arbeit ist im Rahmen energetischer Sanierungen für Laien leider überschaubar, sodass hier oft kein großes Einsparpotential vorhanden ist. Lediglich die Erdarbeiten für die Installation von Erdkollektoren bei einer Erdwärmepumpe, und der Materialtransort von Dämmstoffen können häufig - zumindest teilweise - auch ohne Fachwissen mit eigener Leistung erfolgen und Kosten sparen. 


Bei den laufenden Kosten lässt sich ebenfalls Geld sparen. Der Strom für Wärmepumpen läuft nicht nur über "normale" Hausstromverträge. Neben der Nutzung von eigenem PV-Strom spart auch die Wahl eines speziellen Heizstromtarifes Geld. Aber Vorsicht: Während die Kosten je Kilowattstunde bei einem gesonderten Heizstromtarif günstiger ausfallen, sollten einmalige Einrichtungskosten und die Kosten für einen separaten Zähler immer mit berücksichtigt werden. Wie bei Haustromtarifen gilt: Angebote vergleichen und gegebenenfalls Tarif wechseln.

 

Bei einem Vergleich zwischen den Kosten einer Wärmepumpe und der Neuinstallation einer Öl- oder Gasheizung ist übrigens Vorsichtig geboten. Die geringeren Kosten der Heizung selbst und die Tatsache, dass eben nicht noch zusätzlich über energetische Sanierung gesprochen werden muss, machen eine Gas- oder Ölheizung zunächst mal attraktiv. Es ist allerdings absehbar, dass hier die Energieträger selbst schon bald zum Problem zu werden könnten. Vermutlich stetig weiter steigende Öl- und Gaskosten könnten langfristig betrachtet schnell dazu führen, dass die vermeintlich günstigeren Systeme zur Milchmädchenrechnung werden. Hier bleibt es vor allem abzuwarten, wie sich die Preise fossiler Energieträger nun tatsächlich entwickeln und, ob von staatlicher Seite eventuell noch weitere Fördermaßnahmen zu erwarten sind.


Welche Förderung gibt es für Wärmepumpen?


Die grobe Kostenschätzung in der vorangehenden Antwort berücksichtigt noch nicht, dass Wärmepumpen in Deutschland entsprechend der BEG (Bundesförderung für effiziente Gebäude) staatlich bezuschusst werden. Die Förderhöhe beläuft sich dabei unter bestimmten Voraussetzungen auf 25 - 40 % der Kosten.

 

Gefördert werden 

 

✔ Luftwärmepumpen (Luft-Wasser-Wärmepumpen,

 

✔ Wasserwärmepumpen (Wasser-Wasser-Wärmepumpen) und

 

✔ Erdwärmepumpen (Sole-Wasser-Wärmepumpen).

 

 

Die Wärmepumpen müssen allerdings mindestens eine rechnerische JAZ (Jahresarbeitszahl) von 2,7 aufweisen. Diese Mindestanforderung wird voraussichtlich künftig noch strenger werden und steigen. So soll gewährleistet werden, dass Anlagen nur von Förderungen profitieren können, wenn sie effizient arbeiten. Ebenfalls vorgegeben ist die erforderliche "jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz" ETAs, eine weitere Messgröße der europäischen Union. Außerdem muss ein Wärmemengen- und Stromzähler installiert werden, es muss eine Heizlastberechnung stattfinden und das installierte Heizungssystem muss einem hydraulischem Abgleich unterzogen werden. Die BAFA stellt für die Übersicht alle förderfähigen Wärmepumpensysteme in einer Liste zusammen, die Sie hier beziehen können.

Jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz (ETAs)

Die europäische ErP-Richtlinie (ErP = energy related products) schreibt vor, dass energieverbrauchsrelevante Produkte mit einem Energieeffizienzlabel versehen werden müssen. Heizungsanlagen und insbesondere Wärmepumpen bilden hier keine Ausnahme. So soll die jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz ETAs eine Kennzahl darstellen, die es ermöglicht, die Energieeffizienz von Heizungsanlagen zu erkennen. Die ETAs ist komplexer als bisherige Kennzahlen und berücksichtigt mehrere Faktoren, wie z.B. die Hilfsenergie, die für ein Heizgerät erforderlich ist.

Der vorherig genutzte und wenig aussagekräftige Normnutzungsgrad wurde durch die ETAs abgelöst.


Die folgende Tabelle bietet eine Übersicht der möglichen Fördersätze für Wärmepumpen. Im Großen und Ganzen ist entscheidend, um was für eine Wärmepumpe es beim Austausch der alten Heizungsanlage genau handelt. Eine Förderung i.H.v. 25 % erhalten grundsätzlich alle, die ihr altes Heizsystem mit einer Wärmepumpe erneuern. Handelt es sich um eine Erdwärmepumpe oder Wasserwärmepumpe, kommen weitere 5 % Förderung dazu. Wird durch die Wärmepumpe eine Öl- oder Gasheizung ersetzt kann eine Förderung in Höhe von weiteren 10 % kumulativ dazu kommen, sodass die Förderhöhe sich auf insgesamt 40 % beläuft. Dafür muss das aktuelle System allerdings noch intakt und funktionstüchtig sein und bei Gas-Heizungen muss die Anlage schon mindestens 20 Jahre Laufzeit hinter sich haben.

 

Einen weiteren Bonus i.H.v. 5 % gibt es dann, wenn das Wärmepumpensystem ein natürliches Kältemittel verwendet. Das ist allerdings eigentlich nur für Luftwärmepumpen interessant, da der Bonus für Erd- oder Wasserwärme nicht mit dem Kältemittelbonus gemeinsam genutzt werden kann. Luftwärmepumpen können so allerdings auch die Maximalförderhöhe von 40 % erreichen.

 

Wärmepumpen, die nur der Warmwasserbereitung dienen, sind nicht im Sinne des BEG förderfähig. Hier gibt es allerdings steuerliche Vorteile. Sprechen Sie am besten die ausführende Fachfirma und bzw. oder Ihren Steuerberater / Ihre Steuerberaterin darauf an.

Fördermöglichkeiten

  Zuschuss

Altsystem

Gas oder Öl*

  Bonus für Energiequelle ODER Bonus für natürliches Kältemittel   maximale Förderung
                 

Luftwärmepumpe

25 % 10 %       5 %   40 %

Erdwärmepumpe

25 % 10 %   5 %   5 %   40 %

Wasserwärmepumpe

25 % 10 %   5 %   5 %   40 %

Auf unsere oben dargestellte Kostenübersicht angewendet, führen diese Fördermöglichkeiten zu den unten folgenden, ungefähren Kostenansätzen. Mit Klick auf die Förderung öffnet sich die angepasste Kostenspanne. An dieser Stelle sei jedoch noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich hierbei nur um eine Orientierungshilfe handeln soll.

Luftwärmepumpen

15.000 - 18.750 Euro

14.000 - 17.500 Euro

13.000 - 16.250 Euro

12.000 - 15.000 Euro

Erdwärmepumpen

Grundsätzlich sollten Erdwärmepumpen aufgrund Ihres erhöhten Installationsaufwandes neben den üblichen 25 % Zuschuss auch 5 % Bonus erhalten und somit mindestens zu 30 % gefördert werden.

17.500 - 28.000 Euro

16.250 - 26.000 Euro

15.000 - 24.000 Euro

Grundwasserwärmepumpen

Grundsätzlich sollten Grundwasserwärmepumpen aufgrund Ihres erhöhten Installationsaufwandes neben den üblichen 25 % Zuschuss auch 5 % Bonus erhalten und somit mindestens zu 30 % gefördert werden.

17.500 - 21.000 Euro

16.250 - 19.500 Euro

15.000 - 18.000 Euro



Muss ich einen Wärmemengenzähler installieren?


Jedenfalls für die Förderfähig ist die Verwendung eines Wärmezählers bzw. Wärmemengenzählers vorgeschrieben. Unabhängig davon ist die Nutzung eines Wärmemengenzählers aber auch unbedingt empfehlenswert. Der Wärmemengenzähler ist letztlich als Instrument zur Überwachung der Effizienz Ihrer Anlage unverzichtbar. Durch ihn sehen Sie, ob die erwartete Menge an Wärme tatsächlich erzeugt wird. So können Fehler und Probleme häufig einfach und schnell erkannt oder fachliche Überprüfungen veranlasst werden.


Muss ich einen Pufferspeicher installieren?


Pauschal lässt sich die Frage nach der Notwendigkeit eines Pufferspeichers kaum beantworten. Je nach System kann ein Pufferspeicher sinnvoll sein. Der Pufferspeicher speichert die erzeugte Wärmeenergie und gibt sie erst dann in das System, wenn sie wirklich benötigt wird. Somit können Zeiträume mit geringer Wärmeerzeugung überbrückt werden. Diese können schon alleine deshalb entstehen, weil der Netzbetreiber die Wärmepumpe aus Gründen der Netzstabilität zeitweise vom Netz nehmen kann. Verfügt eine moderne Wärmepumpe jedoch über die sogenannte "Invertertechnologie" kann sie die Leistung des Systems so präzise steuern und modulieren, dass die Leitungen der Wand- oder Fußbodenheizung als Pufferspeicher ausreichen können. Hierzu berät sie die ausführende Fachfirma.


Sind Wärmepumpen wirklich so laut?


Dass Wärmepumpen laut sind und Bewohner und Nachbarn mit Lärm belästigen ist nur bedingt richtig. Grundwasser- und Erdwärmepumpen haben nicht wirklich ein "Lärmproblem" und niemand muss befürchten, die Nachbarschaft ernsthaft zu stören. Störende Geräusche können allerdings bei Luftwärmepumpen auftreten. Deren große und leistungsstarke Ventilatoren können durchaus laut werden. Hier hat sich zwar in den vergangenen Jahren einiges getan und die Geräte werden immer leiser, aber Geräuschpegel unter Last um durchschnittlich 50 Dezibel sind mehr als nur wahrnehmbar.

 

Wie sehr die Lüftergeräuschen tatsächlich stören, ist natürlich auch eine Typfrage. Schon die ewige Diskussion über die Abstandsregeln bei Windkraftanlagen zeigt klar, dass hier nicht jeder gleich empfindlich ist. Als angenehm wird allerdings kaum jemand 50 dB laute Rotationsgeräusche beschreiben. Deshalb ist es wichtig, den Aufstellort einer Luftwärmepumpe sorgfältig zu planen. Wie sehr man selbst und das Umfeld tatsächlich durch den Lärm gestört werden, kann man maßgeblich beeinflussen. Schallabsorption und Schallreflexion spielen hierbei die Schlüsselrolle. Zunächst kann man darauf achten, dass der größtmögliche Abstand zum Nachbarhaus besteht und die Wärmepumpe nicht dort an der eigenen Hauswand steht, wo sich das eigene Schlafzimmer befindet. Grenzt die Luftwärmepumpe an Technikräume, Gäste-WCs oder die Küche an, ist schon viel gewonnen. Zusätzlich können aber beispielsweise auch Hecken, Bäume, andere Zierelemente oder begrünte Gartenhäuschen eine spürbare Schallabsorption bieten und den Lärmpegel deutlich absenken. Auf der anderen Seite sollte man ungünstige Schallreflexionen, die meistens von Haus- oder Garagenwänden ausgehen, gezielt vermeiden. Ein kompetenter Fachbetrieb bezieht diese Punkte in die Planung mit ein. Um die Geräuschentwicklung jedenfalls nachts immer gering zu halten, sollte man zudem ein Gerät mit leisem Nach-Modus wählen.

 

Sind die genannten Stellschrauben nicht ausreichend, gibt es noch sogenannte "Schallschutzhauben". Die Luft innerhalb der Schallschutzhaube wird durch Umlenkung so beeinflusst, dass durch die Luft übertragener Schall deutlich reduziert werden kann. Außerdem schützt die Schallschutzhaube die Wärmepumpe nicht nur vor Schall, sondern auch vor Wettereinflüssen wie Hagel, Sturm oder Frost. Leistungseinbußen werden durch Schallschutzhauben grundsätzlich nicht verursacht.


Kann ich meine Wärmepumpe auch als Klimaanlage benutzen?


Tatsächlich können Wärmepumpen je nach Funktionsumfang auch als Klimaanlage verwendet werden. Hierfür muss es sich entweder um eine Erdwärmepumpe oder eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe handeln, die eine passive Kühlfunktion hat oder um eine reversible Luftwärme- oder Erdwärmepumpe, mit der aktiv gekühlt werden kann.

Passive Kühlung

(auch "Nature Cooling" oder "Natural Cooling" genannt)

Liegen die Temperaturen des Erdreiches bzw. des Grundwassers im Sommer unterhalb der Raumtemperaturen im Haus, können Sole-Wasser-Wärmepumpen oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen mit entsprechender Funktion genutzt werden, um eine moderate Kühlung der Innenräume vorzunehmen. Die Wärmeenergie der warmen Räume wird dabei, jedenfalls teilweise, in das Erdreich abgeführt. Die Kühlwirkung sollte dabei aber nicht überschätzt werden. Die Kühlung erfolgt zwar über das zirkulierende Heizungswasser, dass die Wärme in den Innenräumen passiv aufnimmt, aber nicht über den Kältemittelkreislauf. Mit der Leistung einer "echten" Klimaanlage kann man den Effekt also nicht vergleichen.

Wärmepumpen können "reversible" sein oder über passive Kühlfunktionen verfügen und im Sommer wie eine übliche Klimaanlage arbeiten.
Wärmepumpen können "reversible" sein oder über passive Kühlfunktionen verfügen und im Sommer wie eine übliche Klimaanlage arbeiten.

Außerdem nimmt die Wirkung mit steigenden Außentemperaturen kontinuierlich ab. Je nach Länge einer Hitzewelle erwärmt sich auch das Erdreich immer weiter und in immer tiefere Schichten hinein, sodass das Abführen der Raumwärme in das Erdreich zunehmend schwieriger bzw. ineffizienter wird. Im Verhältnis zur aufgebrachten Energie muss sich die passive Kühlung mit Sole-Wasser-Wärmepumpen oder Luftwärmepumpen aber nicht verstecken. Leistungsstarke Klimaanlagen haben zwar mehr Effekt, kosten aber auch ein vielfaches an Strom. 

Aktive Kühlung

(auch "Active Cooling")

Anders als beim passiven Kühlen kann die aktive Kühlung über eine Wärmepumpe deutlich mehr Kühlleistung erzeugen. Entsprechende ausgerüstete Luft-Wasser-Wärmepumpen oder Sole-Wasser-Wärmepumpen verfügen über ein Vier-Wege-Ventil und ein zweites Expansionsventil. Das ermöglicht die Umkehr des üblichen Kältemittelkreislaufes und da das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe - wie eingangs schon beschrieben - ohnehin dem einer Klimaanlage gleicht, können diese "reversible" einsetzbaren Wärmepumpen die Innenräume eines Gebäudes aktiv kühlen. Die Wärme aus den Innenräumen wird aufgenommen und, je nach Pumpenart, an die Umgebungsluft oder das Erdreich abgegeben.


Welches Kältemittel sollte man verwenden?


Das Kältemittel ist für die Effizienz einer Wärmepumpe von großer Bedeutung. Egal, ob Wärmepumpen thermische Energie aus der Umgebungsluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser (oder Abwasser) entnehmen, bei allen Varianten ist es das Kältemittel, das die Wärme in sich aufnimmt. Dabei gilt es synthetische, also künstlich hergestellte und natürliche Kältemittel zu unterscheiden.

 

Vor allem bei den synthetischen Kältemitteln ist Vorsicht geboten, denn die können unter Umständen sehr klimaschädlich sein. Wie schädlich sie tatsächlich sind, erkennt man ihrem GWP-Wert. Der GWP-Wert soll angeben, wie hoch das Treibhauspotential eines Kältemittels ist (GWP = Global Warming Potential). CO2, also Kohlenstoffdioxid, dient dabei als Vergleichswert. Liegt der Wert beispielsweise bei 2.500, ist das Kältemittel 2.500fach so schädlich wie CO2. 2.500 ist seit 2020 auch der Grenzwertwert für Kältemittel. Schon 2025 soll die Höchstgrenze bei einem GWP-Wert von maximal 750 liegen. 

 

Ein inzwischen häufig in modernen Geräten verwendetes Kältemittel, dass zwar nicht zu den natürlichen Kältemitteln gehört aber mit einem GWP-Wert von 675 selbst künftige Anforderungen erfüllt, ist R32. Aktuell verbreitet sind gegenwärtig auch noch die Kältemittel R410a und R404 (Mit GWP-Werten von 2088 und 3922). R410a ist dabei eine Mischung aus R32 und R125. Das "R" steht übrigens für "refrigerant", das englische Wort für Kältemittel.

 

Der Grund dafür, warum überhaupt synthetische Kältemittel zum Einsatz kommen, ist deren Effizienz. Die muss vor allem in Altbauten sehr hoch sein, um eine Wärmepumpe wirtschaftlich betreiben zu können. Die zusätzliche 5 % - Förderung für natürliche Kältemittel ist mit R32 nicht drin. Es ist allerdings grundsätzlich nicht giftig und gilt als umweltschonend und dennoch effizient. Es enthält zudem keine PFAS (Per- und polyfluorierte Akylverbindungen) Ein Verbot von R32 ist folglich gegenwärtig nicht absehbar.

 

Zu den natürlichen Kältemitteln zählen zum Beispiel Ammoniak (R-717), Propan (R290) und Isobutan (R600a). Hinsichtlich der GWP-Werte macht diesen natürlichen Stoffen keiner so schnell etwas vor. Während die GWP-Werte von Propan und Butan zwischen 3 und 4 liegen, liegt der Wert bei Ammoniak bei 0. Allerdings sind Propan und Isubutan entflammbar und haben in größeren Mengen sogar ein gewisses Explosionspotential. Um also die Sicherheit von Anlagen mit diesen Kältemitteln gewährleisten zu können, muss ein höherer Aufwand betrieben werden.

 

Ammoniak ist genau wie CO2 (Kohlendioxid) und H2O (Wasser) als natürliches Kältemittel grundsätzlich auch einsetzbar und zudem nicht entflammbar. Es ist jedoch auch verhältnismäßig ineffizient. 

 

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