Wärmepumpen: Effiziente und umweltfreundliche Heiz- und Kühllösungen
Entdecken Sie in unserem Artikel, wie Wärmepumpen Umgebungsenergie für Heizung, Warmwasser und sogar Kühlung im Sommer nutzen. Erfahren Sie mehr über ihre Funktionsweise, Typen, Kosten und Förderungsmöglichkeiten.
Inhalt dieses Artikels
Wärmepumpen: Ein Überblick
Ein Gerät, das Wärme von einem Ort zum anderen verschiebt, um Räumlichkeiten zu heizen oder abzukühlen, ist als Wärmepumpe bekannt. Es nutzt ein Prinzip ähnlich dem eines Kühlschranks, allerdings in umgekehrter Weise, indem es Wärme aus kühleren Quellen wie Luft oder Erdboden aufnimmt und an wärmere Orte, z.B. Gebäude, weiterleitet.Die Wärmequelle für solche Pumpen kann Luft, Erde oder Grundwasser sein. Abhängig vom Typ der Pumpe wird die erzeugte Wärme entweder über einen Wasserkreislauf oder direkt durch Luft in die Innenräume übertragen. Für bestimmte Typen, wie Sole- und Wasser-Wärmepumpen, sind zusätzliche Bohrmaßnahmen erforderlich.
Obwohl Wärmepumpen Strom benötigen, um Energie aus ihrer Umgebung zu extrahieren, sind sie dennoch effizient. Von der gesamten benötigten Heizenergie bezieht die Wärmepumpe lediglich rund 25 % aus Strom, wobei 75 % direkt aus der Umwelt stammen, die im Grunde kostenfrei ist. Dies bedeutet, dass aus einer Kilowattstunde Strom 3-4 Kilowattstunden Wärme gewonnen werden können.
In puncto Effizienz und Umweltfreundlichkeit bieten Wärmepumpen einen Vorteil gegenüber traditionellen Heizsystemen wie Öl- oder Gasheizungen.
Pro und Kontra von Wärmepumpen
| Wärmepumpe | |
|---|---|
| Vorteile | Nachteile |
| Umweltfreundlich und CO₂-neutral | Hohe Anfangsinvestition |
| Hohe Effizienz und geringe Betriebskosten | Erhöhter Stromverbrauch |
| Niedrige Heizkosten | Gebäudeisolierung erforderlich |
| Vielseitig einsetzbar | Potentielle Geräuschentwicklung |
Vorteile einer Wärmepumpe
Wärmepumpen punkten durch ihre ökologischen Vorzüge, Kosteneffizienz bei Betrieb und Wartung und durch vorteilhafte Heizkosten. Die Umweltenergie, die sie nutzen, ist umsonst, und der Strombedarf für ihren Betrieb ist vergleichsweise minimal. Das Resultat sind günstige Heizkosten und ein Betrieb ohne CO₂-Emissionen.
Nachteile einer Wärmepumpe
Ein Manko von Wärmepumpen sind die beträchtlichen Initialkosten. Für ihren Betrieb brauchen sie Elektrizität, wodurch ihre Effizienz sinkt, wenn dieser Strom aus fossilen Quellen stammt. In extrem kalten Regionen könnten zusätzliche Heizlösungen nötig sein. Zudem könnten Wärmepumpen lauter sein als andere Heizungsvarianten.
Arbeitsprinzip von Wärmepumpen
Eine Wärmepumpe zieht Wärme aus ihrer Umgebung, ähnlich wie ein Kühlschrank. Durch einen Wärmetauscher wird diese Wärme auf ein Kältemittel übertragen, das sogar bei niedrigen Temperaturen verdampfen kann. Ein Kompressor komprimiert diesen Dampf und lässt seine Temperatur ansteigen. Diese erzeugte Wärme wird dann zum Heizen oder für warmes Wasser genutzt. Nachdem das Kältemittel seine Wärme weitergegeben hat, wird es wieder zu einer Flüssigkeit und kühlt sich ab. Ein spezielles Ventil sorgt dafür, dass der Druck sinkt und das Kältemittel sich weiter abkühlt. Sobald es wieder seine Ausgangstemperatur hat, startet der ganze Prozess erneut.Verschiedene Wärmepumpentypen
Wärmepumpen können verschiedene Energiequellen nutzen und Wärme auf unterschiedliche Weise abgeben. Die vier Haupttypen sind:- Luft-Luft-Wärmepumpen
- Luft-Wasser-Wärmepumpen
- Wasser-Wasser-Wärmepumpen
- Erdwärmepumpen
Der Name einer Wärmepumpe gibt Auskunft über ihre Funktionsweise: Das erste Wort beschreibt, woher sie ihre Energie zieht, während das zweite Wort angibt, wie die Wärme übertragen wird. Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe bedeutet das: Sie entnimmt Energie aus der Außenluft und verwendet Wasser, um diese Wärme an den Heizsystem des Gebäudes weiterzugeben.
| Typ der Wärmepumpe | Anwendungsgebiet | Effizienz | Installationsort | Stärken | Schwächen | Preisrange für Einfamilienhaus |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Luft-Luft-Wärmepumpe | Direkte Erwärmung der Raumluft, Ideal für Passivhäuser | Durchschnitt / 3,1 | Draußen oder Split-System | Kostengünstig in der Anschaffung, unkomplizierte Installation | Erhöhter Stromverbrauch, mögliche Lautstärke | 8.000 – 16.000 € |
| Luft-Wasser-Wärmepumpe | Wärmeübertragung an den Heizkreis, für Neubauten optimal | Durchschnitt / 3,1 | Draußen, Innenbereich (1,2 m²) oder Split-System (0,5 m²) | Kostengünstig in der Anschaffung, unkomplizierte Installation | Erhöhter Stromverbrauch, mögliche Lautstärke | 8.000 – 16.000 € |
| Wasser-Wasser-Wärmepumpe | Wärmeübertragung an den Heizkreis, passend für Neubauten, Sanierung und Altbauten | Hoch / bis 5 | Brunnen (10 – 20 m tief) | Geringer Stromverbrauch, hohe Effizienz, geeignet für hohe Heizlasten | Zwei Brunnenbohrungen erforderlich, Standortbedingungen | 17.000 – 24.000 € |
| Sole-Wasser-Wärmepumpe (mit Kollektoren) | Wärmeübertragung an den Heizkreis, geeignet für Neubauten und Sanierung | Hoch / 4,1 | Oberflächenkollektoren (1,5 m tief), kein Überbauen erlaubt | Geringer Stromverbrauch, hohe Effizienz, Kühlfunktion | Erdkollektorbohrungen notwendig, Boden darf nicht versiegelt werden | 14.000 – 20.000 € |
| Sole-Wasser-Wärmepumpe (mit Sonden) | Wärmeübertragung an den Heizkreis, geeignet für Neubauten und Sanierung | Hoch / 4,5 | Sonden (30 – 200 m tief) | Geringer Stromverbrauch, hohe Effizienz, Kühlfunktion, platzsparend | Sondenbohrung erforderlich | 18.000 – 28.000 € |
Luftbasierte Wärmepumpe
Die Luftbasierte Wärmepumpe verwendet die Umgebungsluft als Energiequelle und kann selbst bei Außentemperaturen bis zu -20°C effizient arbeiten. Sie ist eine der populärsten Heizsysteme in Deutschland. Es gibt dabei zwei Hauptvarianten: Die Luft-Luft- und die Luft-Wasser-Version.Luft-Wasser-Variante
Dieses Modell entzieht der Außenluft Wärmeenergie. Ein integrierter Ventilator zieht die Luft herein, woraufhin ein Kältemittel diese Wärme absorbiert, sich verdampft und komprimiert. Dadurch wird genug Wärme für den Heizungsvorlauf erzeugt, die dann auf den Wasserheizkreislauf übergeht und so in die Heizkörper im Haus geleitet wird. Für optimale Effizienz sind niedrige Vorlauftemperaturen vorteilhaft. Soll das System zudem Warmwasser bereitstellen, ist eine spezialisierte Hochtemperatur-Luftwärmepumpe notwendig, die unabhängig von der Außentemperatur sogar über 70°C erreichen kann.Luft-Luft-Variante
Diese Variante zieht ebenfalls Außenluft heran, gibt ihre Wärme jedoch direkt in den Wohnraum ab. Daher ist sie als Ventilationsheizsystem bekannt und erfordert keine Heizkörper. Luftbasierte Heizsysteme sind insbesondere für Passiv- und Niedrigenergiehäuser effektiv. Dank fortschrittlicher Energie- und Dämmstandards wird diese Heizlösung in Deutschland immer beliebter, da sie kosteneffizient und verlässlich ist.Geothermische Wärmepumpe
Geothermische Wärmepumpen verwenden Erdwärme. In bestimmter Tiefe beträgt die konstante Erdtemperatur rund 10°C. Diese Wärme wird mithilfe von oberflächennahen Erdkollektoren oder tieferliegenden Erdsonden abgegriffen. In manchen Fällen kommen auch Erdwärmekörbe zum Einsatz.
Oberflächennahe Kollektoren sind in Schlaufen unter der Frostgrenze verlegt. Eine Flüssigkeit, die Wärme aufnimmt, zirkuliert in ihnen. Erdsonden reichen dagegen 30 bis 200 Meter in die Tiefe und können sogar zur Gebäudekühlung beitragen. Bei sämtlichen Erdbohrungen ist eine behördliche Genehmigung notwendig.
Eisheizungen oder Eisspeicher sind eine neuere Wärmequelle für diese Pumpenart. Sie nutzen Wärme aus der Luft, dem Erdreich und der Sonne und bestehen aus großen, wasserbefüllten Betonbehältern mit Wärmetauschern. Auch Direktverdampfer-Wärmepumpen, die Energie direkt im Erdreich verdampfen, sind eine Option.
Umgangssprachlich sind Geothermische Wärmepumpen auch als Sole-Wasser-Wärmepumpen bekannt.
Wasserbasierte Wärmepumpe
Thermische Energie ist nicht nur im Erdreich, sondern auch im Grundwasser vorhanden. Wasserbasierte Wärmepumpen nutzen diese Energie mithilfe von zwei Brunnen – einem für die Wasserentnahme und einem für den Rücklauf. Aufgrund der konstanten Grundwassertemperatur arbeiten solche Pumpen sehr effizient.
Bevor man sich für eine solche Pumpe entscheidet, muss die Grundwasserqualität überprüft werden. Manche Inhaltsstoffe können die Pumpe schädigen. Zudem ist eine Nutzungsgenehmigung erforderlich, und nicht in jeder Region ist eine solche Pumpe zulässig.
Anschaffungskosten einer Wärmepumpe
Die Kosten für eine Wärmepumpe variieren je nach Typ zwischen 10.000 € und 25.000 €. Luft-Wärmepumpen sind mit 8.000-16.000 € am günstigsten, während Wasser-Wärmepumpen 15.000-19.000 € kosten. Erdwärmepumpen sind mit 14.000-28.000 € am teuersten, abhängig vom Bohrungstyp.
| Wärmepumpe | Kosten der Wärmepumpe | Kosten der Erschließung der Wärmequelle | Gesamtkosten |
|---|---|---|---|
| Luft-Luft-Wärmepumpe | 8.000 – 16.000 € | / | 8.000 – 16.000 € |
| Luft-Wasser-Wärmepumpe | 8.000 – 16.000 € | / | 8.000 – 16.000 € |
| Sole-Wasser-Wärmepumpe (Kollektoren) | 12.000 – 15.000 € | 2.000 – 5.000 € | 14.000 – 20.000 € |
| Sole-Wasser-Wärmepumpe (Sonden) | 12.000 – 15.000 € | 6.000 – 13.000 € | 18.000 – 28.000 € |
| Wasser-Wasser-Wärmepumpe | 10.000 – 12.000 € | 5.000 – 7.000 € | 15.000 – 19.000 € |
Die höheren Kosten für Erdwärme- und Grundwasserpumpen entstehen durch die aufwendige Erschließung dieser Umweltquellen. Luft-Wärmepumpen benötigen keine zusätzlichen Erschließungskosten, da die Außenluft direkt genutzt wird.
Die Kosten für eine Grundwasserbohrung oder Erdsondenbohrung liegen bei einem Einfamilienhaus zwischen 5.000 € und 10.000 €, abhängig von der Bohrtiefe. Für die Verlegung von Erdkollektoren sind Kosten von 2.000 – 5.000 € zu erwarten.
Wärmepumpe: Jährliche Kosten
Die jährlichen Kosten einer Wärmepumpe für ein Einfamilienhaus liegen durchschnittlich zwischen 700 und 1.300 €. Luft-Wärmepumpen verursachen Stromkosten von 1.000 bis 1.300 €, während Erdwärmepumpen jährlich etwa 700-900 € kosten. Wasser-Wärmepumpen können aufgrund ihrer Effizienz sogar weniger als 700 € pro Jahr kosten.
Die Kosten variieren je nach Hausgröße, Heizbedarf, Dämmung und Effizienz der Pumpe. Wärmepumpen sind langlebig und wartungsarm, wobei die jährliche Wartung etwa 150 € kostet.
Einsparpotential von Wärmepumpen
Der Austausch einer alten Gas- oder Ölheizung durch eine Wärmepumpe kann zu erheblichen Einsparungen bei den Heizkosten führen. Das genaue Einsparpotenzial hängt von der Art der alten Heizung und der Art sowie dem Alter der neuen Wärmepumpe ab.
Da Wärmepumpen Umweltenergie nutzen, beträgt die Einsparung an fossilen Brennstoffen wie Öl und Gas 100 %. Bei Betrieb der Wärmepumpe mit einer Solaranlage oder einem Ökostromtarif kann auch die CO₂-Einsparung 100 % erreichen.
| Heizungsart | Preis pro kWh (November 2022) | Jährliche Heizkosten Einfamilienhaus mit 20.000 kWh Heizbedarf |
|---|---|---|
| Gasheizung | 20 Cent | 4.000 € |
| Ölheizung | 13 Cent | 2.600 € |
| Luft-Wasser-Wärmepumpe* | 10,3 Cent | 2.060 € |
| Sole-Wasser-Wärmepumpe** | 7,8 Cent | 1.560 € |
| Wasser-Wasser-Wärmepumpe*** | 6,3 Cent | 1.260 € |
| Pelletheizung | 6,5 Cent | 1.300 € |
| Elektroheizung | 32 Cent | 6.400 € |
* Strompreis 32 Cent pro kWh, Jahresarbeitszahl (Effizienz) der WP 3,1
** Strompreis 32 Cent pro kWh, Jahresarbeitszahl (Effizienz) der WP 4,1
*** Strompreis 32 Cent pro kWh, Jahresarbeitszahl (Effizienz) der WP 5,1
Beim Ersatz einer Gasheizung durch eine Wärmepumpe in einem Einfamilienhaus können je nach Pumpenart jährlich zwischen 1.940 € und 2.740 € an Heizkosten eingespart werden. Bei einer Ölheizung liegen die Einsparungen zwischen 540 € und 1.340 € pro Jahr.
Anbieter von Wärmepumpen
In Deutschland gibt es eine Vielzahl von Wärmepumpenherstellern. Zu den renommiertesten zählen Bosch, Stiebel Eltron, Vaillant und Viessmann. Diese Hersteller bieten in der Regel eine breite Palette an Wärmepumpenarten an, darunter Luft-, Erd- und Wasser-Wärmepumpen. Einige Hersteller haben sich jedoch auf bestimmte Typen spezialisiert.| Wärmepumpen Hersteller | Herkunftsland | Wärmepumpen Art |
|---|---|---|
| Alpha Innotec | Deutschland | Luft-Wasser, Sole-Wasser, Wasser-Wasser und Hochtemperatur-Luft-Wasser |
| Buderus | Deutschland | Luft-Wasser, Sole-Wasser, Wasser-Wasser und Brauchwasser |
| Bosch | Deutschland | Luft-Wasser, Sole-Wasser und Warmwasser |
| Brötje | Deutschland | Luft-Wasser |
| Daikin | Japan | Luft-Luft, Luft-Wasser, Hochtemperatur-Luft-Wasser und Sole-Wasser |
| Dimplex | Irland | Luft-Wasser, Sole-Wasser und Wasser-Wasser |
| IDM | Österreich | Luft-Wasser und Sole-Wasser |
| Michl | Deutschland | Luft-Wasser und Brauchwasser |
| Mitsubishi Electric | Japan | Luft-Luft, Luft-Wasser und Sole-Wasser |
| Nibe | Schweden | Luft-Wasser, Sole-Wasser, Abluft und Brauchwasser |
| Novelan | Deutschland | Luft-Wasser, Sole-Wasser, Wasser-Wasser und Brauchwasser |
| Ochsner | Deutschland | Luft-Wasser, Sole-Wasser und Wasser-Wasser |
| Panasonic | Japan | Luft-Wasser |
| Remko | Deutschland | Luft-Wasser |
| Stiebel Eltron | Deutschland | Luft-Wasser, Sole-Wasser, Wasser-Wasser und Warmwasser |
| Vaillant | Deutschland | Luft-Wasser, Sole-Wasser und Warmwasser |
| Viessmann | Deutschland | Luft-Wasser, Sole-Wasser, Wasser-Wasser und Warmwasser |
| Weishaupt | Deutschland | Luft-Wasser, Sole-Wasser, Wasser-Wasser und Brauchwasser |
| Waterkotte | Deutschland | Luft-Wasser, Sole-Wasser und Brauchwasser |
| Wolf | Deutschland | Luft-Wasser, Sole-Wasser, Wasser-Wasser und Warmwasser |
Förderungen für Wärmepumpen
Der Staat unterstützt den Erwerb von Wärmepumpen sowohl als eigenständige Maßnahme als auch im Rahmen einer umfassenden Gebäudesanierung. Die Verantwortung für die Förderung liegt beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) sowie der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW). Die Förderungen umfassen Zuschüsse und Darlehen mit niedrigen Zinsen. Darüber hinaus existieren zahlreiche regionale und landesspezifische Förderprogramme.Förderungsübersicht:
| Institution | Gebäudeart | Vorhaben | Förderungsart |
|---|---|---|---|
| BAFA | Bestandsbau | Austausch alter Heizsysteme gegen Wärmepumpe | Zuschuss |
| KfW | Neubau + Bestandsbau | Effizienzhaus (Sanierung oder Neubau) | Kredit mit Tilgungszuschuss oder Zuschuss |
Details der BAFA-Förderung (Stand 28.07.2022):
| Alte Heizung | Neue Heizung | BAFA Förderung |
|---|---|---|
| Gasheizung, ≥ 20 Jahre alt | Luft-Wärmepumpe | 35% |
| Gasheizung, < 20 Jahre alt | Luft-Wärmepumpe | 25% |
| Gasheizung, ≥ 20 Jahre alt | Sole-Wärmepumpe (Wasser, Abwasser, Erdwärme) | 40% |
| Gasheizung, < 20 Jahre alt | Sole-Wärmepumpe (Wasser, Abwasser, Erdwärme) | 30% |
| Ölheizung, jedes Alter | Luft-Wärmepumpe | 35% |
| Ölheizung, jedes Alter | Sole-Wärmepumpe (Wasser, Abwasser, Erdwärme) | 40% |
KfW-Förderung:
- Kredit: Bis zu 150.000 € pro Wohneinheit, mit einem Tilgungszuschuss von bis zu 50%.
- Sanierungszuschuss: Bis zu 75.000 € pro Wohneinheit.
- Neubauzuschuss: Bis zu 37.500 € pro Wohneinheit.
Häufige Fragen
In unserem Artikel beantworten wir häufig gestellte Fragen rund um das Thema Wärmepumpen.Der Einsatz einer Wärmepumpe in einem Altbau kann durchaus sinnvoll sein, insbesondere wenn eine umfassende Sanierung geplant ist. Für eine wirtschaftliche Rentabilität der Wärmepumpe ist es wichtig, dass die Fassade, das Dach sowie Fenster und Türen gut isoliert sind. Zudem ist es empfehlenswert, kleinere Heizkörper durch größere Modelle mit niedriger Vorlauftemperatur oder durch eine Flächenheizung zu ersetzen.
Die Anschaffung einer Wärmepumpe für ein Einfamilienhaus bewegt sich preislich zwischen 10.000 und 25.000 Euro. In diesen Kosten sind sowohl der Kauf als auch die Installation und die Erschließung der Wärmequelle inbegriffen. Im Durchschnitt belaufen sich die Kosten für Luft-Wärmepumpen auf etwa 12.000 Euro. Für Erdwärmepumpen muss man mit Kosten zwischen 16.000 und 24.000 Euro rechnen, während Grundwasser-Wärmepumpen rund 17.000 Euro kosten.
Die Heizleistung einer Wärmepumpe wird in Kilowatt (kW) gemessen und variiert je nach Gebäudetyp und Dämmstandard. Für ein Passivhaus liegt die erforderliche Heizleistung bei etwa 0,015 kW pro Quadratmeter, während ein gut gedämmter Altbau etwa 0,05 kW pro Quadratmeter benötigt. Der spezifische Bedarf hängt von den individuellen Eigenschaften des Gebäudes sowie der Art der Wärmepumpe ab. Für ein durchschnittliches Einfamilienhaus wird daher in der Regel eine Wärmepumpe mit einer Heizleistung von etwa 4 bis 5 kW benötigt.
Der Stromverbrauch einer Wärmepumpe variiert je nach Effizienz der Anlage und den Dämmungseigenschaften des Gebäudes. Im Durchschnitt liegt der Verbrauch zwischen 27 und 42 Kilowattstunden (kWh) pro Quadratmeter. Für ein gut isoliertes Einfamilienhaus mit einer effizienten Wärmepumpe bedeutet dies einen jährlichen Stromverbrauch von etwa 1.000 kWh. In einem unsanierten Altbau hingegen kann der jährliche Stromverbrauch einer Wärmepumpe schnell über 6.000 kWh ansteigen.