Mit Wärmepumpe heizen: Funktionsweise und wann sie sich lohnt

Wer nachhaltig heizen will, landet schnell bei der Wärmepumpe. Wir erklären dir die Funktionsweise der Wärmepumpe, wie klimafreundlich die Technik wirklich ist und für wen sie sich lohnt.

Für die einen ist die Wärmepumpe zum Heizen quasi alternativlos, andere sind skeptisch bis zurückhaltend, was die Technologie angeht. Dabei ist es wichtig, erst einmal zu verstehen, wie Wärmepumpen überhaupt funktionieren und wo ihre Stärken und Schwächen liegen. Wir wollen klären:

• Wie ist die Funktionsweise der Wärmepumpe?
• Was unterscheidet Wärmepumpen von anderen Heizungsarten?
• Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?
• Wann lohnt sich eine Wärmepumpe?
• Funktionieren Wärmepumpen auch bei Kälte und Hitze?
• Was kostet eine Wärmepumpe?
• Welche Förderungen gibt es?
• Vor- und Nachteile von Wärmepumpen

Wärmepumpe als Heizung: aktuelle Entwicklung

Die Beheizungsstruktur sah in Deutschland 2022 wie folgt aus: Knapp 50 Prozent der Haushalte heizten mit Erdgas, bei knapp 25 Prozent stammte die Wärme aus Heizöl, bei rund 14 Prozent aus Fernwärme (Quelle: BDEW). Die restlichen Haushalte gewannen Wärme aus verschiedenen Quellen: Holz, Kohle, Strom – und trotz deutlich steigender Tendenz nur zu etwa drei Prozent mithilfe einer Wärmepumpe.

Diese Zahlen stellen ein großes ökologisches Problem dar – sie passen nicht zu unseren Klimazielen. Ein Umdenken samt praktischer Umsetzung ist dringend nötig: Die Wärmewende.

2022 wurden 53 Prozent mehr Wärmepumpen verbaut als im Jahr davor. Im ersten Quartal 2023 stieg der Absatz im Vergleich zu 2022 laut Heizungsverband BDH sogar um rund 110 Prozent an. Allerdings ging der Boom in jüngster Zeit etwas zurück, was auch an Unsicherheiten bezüglich des neuen Heizungsgesetzes liegen dürfte.

Bei neu gebauten Gebäuden im Jahr 2022 liegt die Wärmepumpe mit über 50 Prozent dennoch weit vor der Gasheizung (17 Prozent). Expert:innen sind sich sicher: Auf lange Sicht wird sie die wichtigste Heiztechnologie in Deutschland werden – auch dank hoher staatlicher Förderungen.

Warum sind Wärmepumpen so beliebt?

Doch warum eigentlich der Hype um die Wärmepumpen-Heizung? Durch ihre Funktionsweise (s. unten) unterscheiden sich Wärmepumpen in zwei Punkten wesentlich von anderen Heizarten:

1. Wärmepumpen sind verhältnismäßig klimaschonend: Wenn du sie mit Ökostrom betreibst, sind sie im Betrieb rechnerisch nahezu klimaneutral. Sie benötigen keine fossilen Rohstoffe. Darin liegt ihr großes Potenzial für die Wärmewende.
2. Im Vergleich mit klassischen Elektroheizungen sowie mit anderen Heizungsarten sind sie außerdem viel effizienter. Sie können aus einer Energieeinheit Strom um die vier Einheiten Wärmeenergie machen.

Im folgenden erfährst du, wie eine Wärmepumpe funktioniert, welche Arten es gibt und welche Förderungen man bekommen kann. Außerdem geben wir einen Überblick über die Vor-und Nachteile.

Wichtig: Eine Wärmepumpe ist nicht unbedingt die beste Lösung für jeden Haushalt. Damit sie sinnvoll ist, müssen bestimmte Faktoren zutreffen – wir zeigen, wann sie sich lohnen kann.

Lies dazu auch: „Die Wärmepumpe ist die überragende Lösung“ – Experte über Heizen ohne Gas und Öl

Was ist eine Wärmepumpe? Die Funktionsweise von Wärmepumpen kurz erklärt

Die Funktion einer Wärmepumpe basiert darauf, dass die Geräte Umweltenergie nutzbar machen, um Wärmeenergie für die Heizanlage zu erzeugen. Dazu benötigen sie außerdem Antriebsenergie in Form von Strom.

Das Grundprinzip ist schon sehr alt. Doch erst seit den 1990er Jahren wird die Wärmepumpe serienmäßig hergestellt. Bis vor einigen Jahren war sie eher ein Nischenprodukt. Doch moderne Wärmepumpen erbringen immer mehr Leistung bei immer höherer Effizienz und werden damit für immer mehr Haushalte interessant.

Eine Wärmepumpe besteht aus drei Teilen:

1. Einer Anlage, die der Umgebung (Luft, Erdreich oder Grundwasser) Wärmeenergie entzieht
2. Einer Pumpe, die die gewonnene Umweltwärme nutzbar macht
3. Einem System, welches die Wärme im Haus verteilt und speichert

Die Funktionsweise der Wärmepumpe:

Die Wärmepumpe macht sich das physikalische Prinzip zunutze, dass Wärmeenergie in allen Stoffen steckt, sogar dann, wenn ihre Temperatur unter null Grad Celsius liegt. Wärmeenergie ist nichts anderes als die Bewegung der Atome und Moleküle. Je wärmer etwas ist, desto schneller bewegen sich diese Teilchen. Und so funktionieren Wärmepumpen:

1. Zu Beginn benötigt die Wärmepumpe Antriebsenergie in Form von Strom. Diese geht aber nicht verloren, sondern wird im Laufe des Verfahrens der gewonnenen Wärmeenergie hinzugefügt.
2. Ein in der Wärmepumpe zirkulierendes, anfangs flüssiges Kältemittel entzieht der Umgebung Wärme und verdampft dabei. Es ändert in diesem Prozess seinen Aggregatzustand.
3. Mit der Antriebsenergie kann die Wärmepumpe das erwärmte Kältemittel verdichten.
4. Beim Verdichten (Kompression) beschleunigen sich die Teilchen des Stoffes, erzeugen Reibung und somit Wärme. Es entsteht die sogenannte Vorlauftemperatur. Diese ist idealerweise zwischen 30 und 50 Grad warm. Mehr dazu weiter unten.
5. Über einen Wärmetauscher wird die Wärme an das Heizsystem, das ins Haus führt, abgegeben.
6. Das Kältemittel wird beim Abkühlen wieder flüssig (Expansion) und gelangt zurück in die Wärmepumpe.
7. Der Kreislauf kann von vorn beginnen.

Übrigens: Fast jede:r hat eine Art Wärmepumpe zu Hause, nur dass das Prinzip hier umgekehrt ist: der Kühlschrank. Damit kannst du dir die Verfahrensweise leichter vorstellen. Ein flüssiges Kühlmittel nimmt die Wärmeenergie aus dem Kühlschrankinneren auf und schleust sie nach draußen. Somit nimmt die Temperatur innen ab. Meist kannst du an der Rückseite des Kühlschranks fühlen, dass es dort warm ist. Das ist auch der Grund, warum du eine Wärmepumpe unter Umständen im Sommer sogar zum Kühlen nutzen kannst.

Welche Arten von Wärmepumpen gibt es und was unterscheidet sie?

Für das Verständnis des folgenden Absatzes ist eine bestimmte Größe hilfreich: die sogenannte Jahresarbeitszahl, kurz JAZ genannt. Sie zeigt das Verhältnis zwischen benötigtem Strom und produzierter Heizenergie an. Wer Wärmepumpen vergleichen möchte, für den ist die JAZ sehr wichtig. Typischerweise liegt sie bei Wärmepumpen zwischen 3 und 5. Geräte mit einer JAZ unter 2,7 gelten als nicht wirtschaftlich und sind nicht förderfähig.

Ein Beispiel zur Berechnung: Mit einer Zufuhr von 5.000 Kilowattstunden elektrischer Energie produziert eine Wärmepumpe 20.000 Kilowattstunden Heizenergie. Hier würde die JAZ 4 betragen. Es wird also viermal mehr Wärme hergestellt als Strom verbraucht.

Die wichtigsten Arten von Wärmepumpen und ihre Funktion:

• Luft-Wasser-Wärmepumpen (auch: Luft-Wärmepumpen) nutzen die Wärmeenergie der Außenluft. Mit durchschnittlich 2,5 bis 3,5 (Tendenz steigend) ist die JAZ meist eher niedrig. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe ist die günstigste und daher am häufigsten verbaute Wärmepumpe, gleichzeitig aber die am wenigsten effiziente. Das liegt vor allem daran, dass das Medium Luft im Winter vergleichsweise wenig Wärmeenergie hat. Lange eignete sie sich vor allem für gut gedämmte Neubauten, moderne Geräte können aber inzwischen auch bestehende Einfamilienhäuser effizient beheizen. Zu bedenken ist, dass diese Wärmepumpe Geräusche erzeugt.
• Sole-Wasser-Wärmepumpen (auch: Erdwärme-Wärmepumpen) nutzen die Wärmeenergie des Erdbodens. Mittels Erdsonde oder Erdwärmekollektoren machen sie die Erdwärme nutzbar. Die relativ konstante Temperatur ist vorteilhaft für eine Wärmepumpe. Ihre JAZ beträgt 3,5 bis 4,5. Sie wird etwas seltener verbaut, denn für die notwendigen Bohrungen oder Erdarbeiten braucht man Platz, die Bohrungen der für die Sonden sind meldepflichtig. Deshalb sind die Kosten für Erdwärmepumpen höher als für Luft-Wärmepumpen. 
• Wasser-Wasser-Wärmepumpen (auch: Grundwasser-Wärmepumpen) gewinnen ihre Energie aus der Wärme des Grundwassers. Die JAZ beläuft sich zumeist auf etwa 5. Damit ist sie die effizienteste aller Wärmepumpen, gleichzeitig aber auch die teuerste. Um diese Wärmequelle zu nutzen, sind Bohrungen bis zum Grundwasser nötig. Dazu braucht es eine Genehmigung und die bürokratischen Hürden können behindernd wirken. 

Mehr über die Funktionsweise sowie die Vor- und Nachteile der verschiedenen Wärmepumpen-Arten kannst du hier lesen:

Wann ist eine Wärmepumpe sinnvoll?

Wie zu Beginn schon angedeutet, ist die Wärmepumpe aufgrund ihrer Funktionsweise keine Pauschallösung für eine saubere Wärmequelle. Unter bestimmten Umständen kann sie sogar ineffizienter als andere Heizarten sein und ihre Vorteile kehren sich ins Negative. Deshalb solltest du dich genau informieren, wenn du darüber nachdenkst, eine Wärmepumpe zu nutzen – gerade bei Altbauten kommt es stark auf den Einzelfall an. Es lohnt sich zum Beispiel die Dienste von Energiebarater:innen in Anspruch zu nehmen.

Einige Grundbedingungen sollten erfüllt sein sollten, damit sich eine Wärmepumpe lohnt:

1. Die Wärmepumpe gilt im Allgemeinen erst ab einer JAZ ab 3 als wirtschaftlich. Je höher die JAZ, desto effizienter ist das Heizsystem. Daher ist eine Wärmepumpe mit einer hohen (rechnerischen) JAZ zu bevorzugen. Wenn eine Wärmepumpe eine sehr niedrige JAZ hat, hat sie unter Umständen einen sehr hohen Stromverbrauch. Außerdem ist zu beachten, dass die JAZ in der Realität oft unter der vom Hersteller angegebenen Zahl liegt. Deshalb ist es besser, von Beginn an mit einer effizienteren Wärmepumpe zu rechnen.
2. Es braucht bestimmte infrastrukturelle Voraussetzungen für eine Wärmepumpe. Sind beispielsweise Bohrungen oder das Einbringen von Wärmekollektoren möglich? Gibt es genug Platz – sowohl für das Außengerät einer Luft-Wärmepumpe als auch für den innenliegenden Teil der Heizung? Könnten Geräusche die Nachbar:innen stören? Wärmepumpen sind tendenziell entworfen für Einfamilenhäuser mit zugehörigem Grundstück.
3. Eine Wärmepumpe ist vor allem dann sinnvoll, wenn das Haus einigermaßen gut gedämmt ist. Ansonsten kann sie wegen des hohen Stromverbrauchs teuer werden.
4. Eine Wärmepumpe ist besonders effizient in Verbindung mit einer Flächenheizung (Fußboden- oder Wandheizung). Das liegt daran, dass sie vergleichsweise niedrige Vorlauftemperaturen erzeugt (etwa 30 bis 50 Grad Celsius). Kleine Heizkörper, wie man sie von Öl- oder Gasheizungen kennt, reichen dann nicht immer aus, um einen ganzen Raum zu beheizen. Wenn sich bei dir keine Fußbodenheizung installieren lässt, kann aber mitunter der Austausch von alten Rippenheizkörpern gegen möglichst groß dimensionierte Plattenheizkörper ausreichen.

Erfüllt dein Haus nicht alle Bedingungen, solltest du dich nicht gleich entmutigen lassen: Wärmepumpen werden immer effizienter und eignen sich daher für immer mehr Gebäude. Die Zeiten, in denen sie nur für Neubauten geeignet waren, sind definitiv vorbei. Nimm aber vor der Entscheidung für oder gegen eine Wärmepumpe am besten immer den Rat von Fachleuten in Anspruch.

Funktioniert eine Wärmepumpe für mein Haus?

Bei der Planung solltest du auf jeden Fall die oben genannten Faktoren überprüfen. Darüber hinaus gibt es für Bestandsbauten einen relativ einfachen Test, mit dem du checken kannst, ob eine Wärmepumpe sich als Ersatz für deine bestehende Heizung eignen könnte: Stelle die Vorlauftemperatur an einem kalten Tag auf maximal 50 Grad ein und teste dann, ob das Haus ausreichend warm wird.

Eine weitere Faustregel: Für Gebäude mit einem Energieverbrauch unter 150 Kilowattstunden pro Quadratmeter Grundfläche und Jahr können sich Wärmepumpe grundsätzlich eignen.

Wärmepumpen bei extremer Kälte

Oft hört man, niedrige Außentemperaturen im Winter könnten der Wärmepumpe Probleme machen. Das stimmt nur teilweise. Am effizientesten arbeiten Wärmepumpen, wenn die Differenz zwischen Umweltwärme und Heizwärme möglichst gering ist, also wenn die Temperatur der Wärmequelle vergleichsweise hoch ist. Bei Erdwärme- und Grundwasserpumpen ist dies eher gegeben als bei den weiter verbreiteten Luft-Wärmepumpen.

Dennoch funktionieren auch diese Wärmepumpen in der Regel auch bei niedrigen Temperaturen zuverlässig. Denn auch kalte Außenluft hat noch Wärmeenergie. Bei extremen Minusgraden schaltet sich bei Luft-Wärmepumpen ein elektrischer Heizstab als Unterstützung bei. Das benötigt allerdings zusätzlich Strom.

Kann man mit einer Wärmepumpe auch kühlen?

Ja, unter bestimmten Umständen kann man Wärmepumpen im Sommer auch zur Kühlung anstatt zur Heizung des Hauses nutzen. Voraussetzung dafür, ist, dass sich – vereinfacht gesagt – die Kreislaufrichtung des Gerätes umdrehen lässt. Dann kann die Wärmepumpe den Innenräumen Wärme entziehen und an die Umwelt abgeben. 

Expert:innen zufolge macht das aber vor allem Sinn, wenn das Haus Flächenheizungen (Fußboden-, Wand- oder Deckenheizungen) hat.

Die sogenannte passive Kühlung ist besonders energiesparend, denn sie benötigt nur die Umwelzüumpe, um die Wärme abzuführen. Allerdings funktioniert das nur mit Erdwärme- und Grundwasserwärmepumpen.

Bei der sogenannten aktiven Kühlung läuft die Wärmepumpe mit ihrer gesamten Technik und benötigt daher auch zusätzlichen Strom. 

Mehr dazu:

Was kostet eine Wärmepumpe?

Leider lässt sich das pauschal nicht beantworten. Selbst die Listenpreise einzelner Modelle geben hier nur eine ganz grobe Orientierung, da Installationsbetriebe oft eigene Konditionen aushandeln. Der Bundesverband Wärmepumpe (BWP) erklärt gegenüber Utopia, dass es nicht möglich sei, präzise Angaben über die Kosten von Wärmepumpen zu machen. Diese seien volatil und abhängig von Leistungsklasse, Hersteller, Größe und Art der Wärmepumpe. Wer es also genau wissen will, muss sich Angebote direkt von Fachbetrieben einholen.

Folgende Richtwerte geben einen groben (!) Überblick über die Gesamtkosten für die Anschaffung einer Wärmepumpe, also inklusive Einbau. Die Preise können jedoch stark variieren.

• Luft-Wasser-Wärmepumpe: 30.000 Euro
• Erd-Wasser-Wärmepumpe mit Kollektoren: 35.000 Euro
• Erd-Wasser-Wärmepumpe mit Erdsonde: 40.000 Euro
• Grundwasser-Wärmepumpe: 45.000 Euro

Mit einberechnen sollte man jedoch die staatliche Förderung von derzeit bis zu 40, zukünftig bis zu 70 Prozent (s. unten).

Wärmepumpen sind förderfähig

2021 wurde die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) neu eingeführt. Sie umfasst die vorher einzeln stehenden Förderungen vom BAFA (Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle) und der KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau) und wurde gleichzeitig weiterentwickelt. Ziel der BEG ist es, die Fördermittelbeantragung übersichtlicher und einfacher zu machen. Das große Ziel der Förderungen ist die Umsetzung des Klimaschutzprogramms 2030. Da Wärmepumpen erneuerbare Energien (Wärme aus Boden, Grundwasser oder Luft) nutzen und als klimafreundlich und effizient gelten, sind sie im Rahmen der Förderungen vertreten. Ab 2024 gelten Förderbedingungen nach dem neuen Heizungsgesetz (Gebäudeenergiegesetz, GEG).

• Wichtig: Der Antrag muss immer VOR Vergabe eines Auftrags an Baufirma oder Installationsbetrieb erfolgen. Auch der Abschluss von Leistungs- und Lieferverträgen zählt dazu. Außerdem wird empfohlen, Energie-Effizienz-Expert:innen (zertifizierte Energieberater:innen) hinzuzuziehen. Die Kosten für die Beratung können aktuell mit bis zu 50 Prozent gefördert werden (maximal bis 2.500 Euro). In manchen Fällen ist dieses Fachpersonal zu Planung und Begleitung des Projekts sogar Pflicht.
• Außerdem zu beachten: Längst nicht jede Wärmepumpe am Markt ist förderfähig. Eine Wärmepumpe wird nur gefördert, wenn ein bestimmtes Maß an Effizienz der Anlage erreicht wird. Je nach Wärmepumpe und Förderung ist die Mindest-JAZ unterschiedlich.
• Die Förderungen unterscheiden nach Art der Wärmepumpe und nach JAZ, in Zukunft auch nach Geschwindigkeit des Einbaus und Einkommen. Prinzipiell werden aktuell 25 Prozent der Investitionskosten gefördert. Zudem gibt es 5-Prozent-Boni für natürliche Kältemittel und Erdwärme- oder Grundwassererschließung. Wenn du in einem bestehenden Gebäude eine funktionierende ineffiziente Gas- oder Ölheizung durch eine Wärmepumpe ersetzt, beträgt die Förderung sogar 35 oder 40 Prozent. In Zukunft kann die Förderung inklusive Geschwindigkeitsbonus und Einkommensbonus sogar bis zu 70 Prozent betragen.

Mehr über aktuelle und geplante Förderungen für Wärmepumpen erfährst du hier:

Vor- und Nachteile von Wärmepumpen

Die Vor- und Nachteile einer Wärmepumpe sind stark abhängig von verschiedenen Faktoren, etwa der Art und Funktionsweise der Wärmepumpe, des Ortes, der Region, der Bodenqualität und der Immobilie. Deshalb sind die folgenden Punkte eher allgemein gehalten.

Vorteile:

• Wärmepumpen sind förderfähig.
• Auch bei Herstellung, Transport und Installation einer Wärmepumpe entstehen Treibhausgase. Arbeitet eine Wärmepumpe aber erst einmal und wird Strom aus regenerativen Quellen verwendet, kann man sagen, dass diese Heizmöglichkeit CO2-neutral ist. Einige Ökostromanbieter haben einen extra Wärmepumpenstromtarif, der oft sogar etwas günstiger ist als der normale Haushaltsstromtarif. Kommt dein Strom hingegen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe, kann man die Wärmepumpe nicht mehr als klimaneutral bezeichnen.
• Wärmepumpen sind unter den richtigen Bedingungen effizienter als viele andere Heizarten. Ist die JAZ im tatsächlichen Verbrauch 4 oder sogar 5, ist eine Wärmepumpe auf alle Fälle sinnvoll.
• Der Wartungsaufwand ist im Verhältnis zu Gas- oder Ölheizungen meist gering.
• Die Wärmepumpe ist kombinierbar mit Photovoltaik und Solarkollektoren für Warmwasser. Hier musst du allerdings beachten, dass du für den Winter meist einen Stromspeicher (Batteriespeicher) brauchst, ansonsten wird der restliche benötigte Strom aus dem Netz gezogen.
• Die Unabhängigkeit von Brennstoffen sorgt für eine Versorgungssicherheit in der Zukunft.

Nachteile:

• Es ist relativ komplex zu bewerten, ob eine Wärmepumpe für dich sinnvoll ist.
• Kältemittel sind für die Funktion einer Wärmepumpe unumgänglich und diese sind teils sehr klimaschädlich – in dem unwahrscheinlichen Fall, dass sie entweichen. Mittlerweile werden klimaschädliche Stoffe seltener verwendet. Informiere dich dennoch vor einer Kaufentscheidung, welches Mittel benutzt wird.
• Die Anschaffung von Wärmepumpen ist kostenintensiv. Das kann allerdings von den Förderungen teilweise abgefedert werden. Da Wärmepumpen abhängig vom Strompreis sind, können die Betriebskosten bei steigenden Strompreisen höher ausfallen als zunächst angenommen – das gilt allerdings für die meisten Energieträger.
• Wer sich gegen eine Luft-Wasser-Wärmepumpe entscheidet, muss bei den anderen beiden Arten Bohrungen in Kauf nehmen. Der bürokratische Aufwand ist hier vergleichsweise hoch.
• Bei einem Stromausfall könntest du nicht mehr heizen – dies ist allerdings auch bei so gut wie allen anderen Heizmethoden der Fall (auch Steuerung und Pumpe brauchen Strom). Hier kann ein Notstromaggregat helfen.

Unser Fazit zur Wärmepumpe

Wärmepumpen sind ein wichtiger Schritt in Richtung einer klimafreundlicheren Gesellschaft. Sie haben ein großes Potential, die Wärmequelle der Zukunft zu sein, da sie ohne Verbrennung von fossilen Stoffen funktionieren und quasi klimaneutral betrieben werden können. In dieser Unabhängigkeit steckt eine große Chance.

Sicher ist, dass die Entwicklung dieser Technik noch nicht beendet ist – beispielsweise in Bezug auf die Effizienz. Wenn du eine Wärmepumpe anschaffen möchtest, dann hole dir unbedingt eine Expert:innenmeinung ein. Möglicherweise sind bei dir die Gegebenheiten günstig, sodass eine Wärmepumpe Sinn ergibt.

Es kann mitunter schwierig sein, Monteur:innen für eine Wärmepumpe im Umkreis zu finden. Dann können Portale wie Aroundhome oder Heizungsfinder sinnvoll sein. Dort bekommst du unverbindliche Angebote von verschiedenen Installationsbetrieben in deiner Nähe. 

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Mitarbeit: Annika Flatley

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