Effizient heizen mit der Wärmepumpe

Wärmeenergie aus Luft, Wasser oder Boden nutzbar machen

Heizen mit Öl und Gas? Das ist mit Blick auf den Klimaschutz keine gute Lösung. Eine Holzheizung schadet dagegen den Wäldern. Was bleibt? Wärmepumpen! Sie versprechen klimaschonendes und effizientes Heizen.

Lüftungskasten einer Luftwärmepumpe - Foto: NABU

Eine Wärmepumpe sammelt die in der Umgebung vorhandene Wärmeenergie ein und macht sie für Heizzwecke nutzbar. Sie funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie ein Kühlschrank – nur umgekehrt. Viele wird es überraschen: Selbst im Winter ist im Grundwasser, im Boden und sogar in der Außenluft genug Energie vorhanden, um damit das Haus zu heizen und das Wasser zum Duschen zu erwärmen.

Funktionsweise einer Wärmepumpe

Der Aufbau einer Wärmepumpe - Grafik: Hannes Huber (zum Vergrößern klicken)

1. Über einen Kreislauf wird die Wärmeenergie aus der Umgebung zum Verdampfer geführt.
2. Im Verdampfer geht diese Energie über einen Wärmetauscher auf das zunächst flüssige Kühlmittel über, das dadurch verdampft und gasförmig wird.
3. Im Verdichter wird das Gas mit Hilfe elektrischer Energie komprimiert und dadurch stark erwärmt.
4. Im Kondensator wird das Kühlmittel wieder flüssig und kühlt dabei ab. Dabei wird die im Kühlmittel enthaltene Energie frei und erwärmt den Heizkreislauf.
5. Das Expansionsventil reduziert den Druck. Die Flüssigkeit kühlt weiter ab. Der Kreislauf beginnt von vorne.

Man unterscheidet drei Arten von Wärmepumpen

Luftwärmepumpen (oder auch Luft-Wasser-Wärmepumpen) nutzen die Wärmeenergie aus der Außenluft. Typisch sind die gut sichtbaren Lüftungskästen vor dem Haus, die die Außenluft ansaugen und die kältere Abluft abgeben.
Wasserwärmepumpen (auch Grundwasserwärmepumpen oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen) nutzen die Wärme aus dem Grundwasser.
Erdwärmepumpen (auch Solewärmepumpen oder Sole-Wasser-Wärmepumpen) nutzen die Wärme im Erdreich. Die Kollektoren von Erdwärmepumpen können in die Tiefe gebohrt oder großflächig oberflächennah verlegt werden.

Die Wärmepumpe und ihre unterschiedlichen Wärmequellen - Grafik: Hannes Huber

Nicht jede Wärmepumpe ist überall einsetzbar und nicht überall erlaubt. Entscheidend sind immer die Gegebenheiten vor Ort. Jede Lösung hat Vor- und Nachteile:

Vor- und Nachteile einer Luftwärmepumpe

+ Kostengünstige und einfache Installation

+ Fast ohne Einschränkung überall einsetzbar

+ Keine Genehmigung nötig

- An besonders kalten Tagen ist die Effizienz einer Luftwärmepumpe besonders gering

- Um ein Einfrieren der Lüfter zu vermeiden, müssen die Anlagen im Winter Energie zum Abtauen einsetzen

- Je nach Modell sind die Lüftungskästen aufgrund der laufenden Ventilatoren mitunter deutlich hörbar und müssen daher mit Bedacht platziert werden

Vor- und Nachteile von Wasser- und Erdwärmepumpen

+ Höhere Effizienz als Luftwärmepumpen

+ Ganzjährig fast konstante Zuführung von Wärmeenergie aus Grundwasser oder Erdreich

+ Keine Lärmbelästigung

- Technisch und rechtlich nicht überall möglich

- Installation der Sonden ist relativ teuer

- Bohrungen müssen genehmigt werden

- Beim Einsatz oberflächennaher Flächenkollektoren für eine Erdwärmepumpe wird viel (Garten-)Fläche benötigt

Wovon hängt die Effizienz einer Wärmepumpe ab?

Effizienz einer Wärmepumpe in Abhängigkeit von der Jahresarbeitszahl - Quelle: Verbraucherzentrale NRW

Der Vorteil einer Wärmepumpe ist, dass sie pro eingesetzter Kilowattstunde Strom mehrere Kilowattstunden Wärmeenergie zur Verfügung stellt – indem sie die in der Umgebung vorhandene Wärmeenergie nutzbar macht.

Die Jahresarbeitszahl (JAZ) gibt das Verhältnis von eingesetzter und nutzbarer Energie an. JAZ 4 bedeutet beispielsweise, dass die Wärmepumpe pro Kilowattstunde Strom durchschnittlich vier Kilowattstunden Wärme ans Haus abgibt.

Damit eine Wärmepumpe effizient arbeitet, sollten einige Voraussetzungen erfüllt sein:

1. Möglichst viel Wärmeenergie von außen

Die Wärmepumpe erzeugt die Wärme nicht selbst, sondern macht die im Außenbereich vorhandene Wärmenergie nutzbar und bringt sie ins Haus. Die Wärmeenergie stammt entweder aus der Umgebungsluft (Luftwärmepumpe), dem Grundwasser (Wasserwärmepumpe) oder dem Erdreich (Erd- oder Solewärmepumpe).

Je mehr Energie sie aus der Umgebung einsammeln kann, desto weniger Strom ist nötig, um sie nutzbar zu machen. Wasser- oder Erdwärmepumpen sind hier im Vorteil, weil Grundwasser und Boden auch im Winter noch relativ warm sind. Aber auch Luftwärmepumpen funktionieren bei Minusgraden – wenn auch weniger effizient.

2. Möglichst geringe Vorlauftemperatur

Für einen effizienten Betrieb sollte die Wärmepumpe das Wasser für den Heizkreislauf im Haus nicht zu stark erhitzen müssen. Die Vorlauftemperatur, also die Temperatur, mit der die Heizanlage das Wasser auf die Reise durchs Haus schickt, sollte möglichst niedrig sein. Damit das Haus auch bei niedriger Vorlauftemperatur ausreichend beheizt wird, sind flächenhafte Heizsysteme optimal, etwa Fußboden-, Wand- oder Deckenheizungen. Sie geben die Wärme besser an die Räume ab. Mitunter können auch konventionelle Heizkörper oder spezielle Niedrigtemperaturradiatoren ausreichen – vor allem, wenn der Wärmebedarf gering ist.

Als Richtwert gilt: Vorlauftemperaturen zwischen 35 und 50 Grad sind für Wärmepumpen geeignet – je niedriger, umso höher ist die Effizienz. Ob das eigene Haus damit warm genug wird, lässt sich ausprobieren, indem die Vorlauftemperatur der (alten) Heizung auf maximal 50 Grad gedrosselt wird. Wird das Haus im Winter auch so warm genug, sind die Voraussetzungen für eine Wärmepumpe meist gut.

3. Moderater Wärmebedarf

In Altbauten mit undichten Fenstern, ungedämmten Wänden und schlecht isoliertem Dach geht viel Wärme verloren. Hier genügen die niedrigen Vorlauftemperaturen einer Wärmepumpe oftmals nicht, um das Haus ausreichend zu heizen – vor allem, wenn nur traditionelle Heizkörper und keine Flächenheizung installiert sind. Wärmepumpen sind also vor allem in gedämmten Häusern von Vorteil.

4. Ökostrom statt Kohlekraft

Mit dem aktuellen Strommix in Deutschland ist die klimaschonende Wirkung einer Wärmepumpe überschaubar. Denn auch wenn im Haus der Schornstein kalt bleibt und keine Abgase entstehen, fallen in den Kohle- und Gaskraftwerken immens hohe Emissionen an, um den benötigten Strom zu erzeugen. Um wirklich nachhaltig zu heizen, müssen Wärmepumpen mit Ökostrom betrieben werden. Besonders sinnvoll ist die Kombination mit einer eigenen Photovoltaikanlage auf dem Dach.

5. Klimafreundliche Kältemittel

Wärmepumpen funktionieren nur, wenn sie mit speziellen Kältemitteln befüllt sind. Oftmals kommen dafür teilfluorierte Kohlenwasserstoffe (HFKW) zum Einsatz. Allerdings sind diese Kältemittel extrem klimaschädlich. Die EU drängt daher darauf, ihren Einsatz zu reduzieren. Das lässt die Kosten steigen. Aus diesem Grund ist es sowohl ökologisch als auch ökonomisch sinnvoll, schon beim Kauf darauf zu achten, dass die Wärmepumpe mit natürlichen Kältemitteln wie Propan oder CO2 arbeitet.

Wie klimaschädlich ein Kältemittel ist, verrät der GWP-Wert („Global Warming Potential“). Je niedriger der Zahlenwert, desto besser. So hat CO₂ beispielsweise den GWP-Wert 1 und Propan 3. Besonders klimaschädliche Mittel kommen auf einen Wert von über 200

Gebäude fit machen für die Wärmepumpe

Wenn sich das Haus im aktuellen Zustand nicht mit einer Wärmepumpe beheizen lässt, weil der Wärmebedarf zu groß und die benötigte Vorlauftemperatur zu hoch ist, sollte man darüber nachdenken, die Gebäudehülle zu sanieren. Das minimiert den Wärmebedarf. Ein isoliertes Dach, eine gedämmte Fassade und neue Fenster machen das Haus meist fit für die Wärmepumpe. Mitunter ist es auch sinnvoll, den alten Heizkörper zu ersetzen – optimalerweise durch eine Flächenheizung.

Wichtig ist: Auch wenn eine Dämmung nicht unbedingt notwendig sein sollte, um auf eine Wärmepumpe umzustellen, ist sie meist sinnvoll. Denn die kostengünstigste und umweltfreundlichste Heizenergie ist die, die gar nicht benötigt wird – unabhängig vom Heizsystem.

FAQ zur Wärmepumpe

Sind Kombinationen mit anderen Heizsystemen möglich?

Ja. Es ist möglich, über eine Wärmepumpe den Grundwärmebedarf zu decken und in Spitzenzeiten, wenn besonders viel Wärmeenergie benötigt wird, eine weitere Heizquelle dazuzuschalten.

Eine weitere Option stellen Warmwasserwärmepumpe oder Brauchwasserwärmepumpe dar, um lediglich den Warmwasserbedarf zu decken. Üblicherweise kommen hierzu kleine Luftwärmepumpen zum Einsatz. Um das Haus zu heizen, nutzt man dann ein anderes System. Vorteil: Im Sommer kann die Heizanlage komplett ausgeschaltet werden.

Kann eine Wärmepumpe im Sommer auch kühlen?

Nicht alle, aber manche Anlagen können Häuser auch kühlen. Dabei gibt es zwei unterschiedliche Techniken: das aktive und das passive Kühlen. Beim aktiven Kühlen entzieht die Anlage dem Gebäude aktiv Wärme und leitet sie nach außen ab. Im Prinzip arbeitet die Wärmepumpe also einfach in umgekehrter Richtung – wie ein Kühlschrank. Je nach Beschaffenheit der Heizkörper bzw. Heizflächen ist der Effekt recht groß. Allerdings ist diese Art der Kühlung energieaufwendig – wenn auch meist effizienter als eine klassische Klimaanlage.

Zum passiven Kühlen braucht es eine Erd- oder Wasserwärmepumpe. Das in der Heizung zirkulierende Wasser wird dabei lediglich dadurch leicht gekühlt, dass es seine Wärme an das kühlere Erdreich oder das Grundwasser abgibt. Bei dieser Art der Kühlung fällt der Effekt deutlich geringer aus, dafür braucht sie nur sehr wenig elektrische Energie.

Erhalte ich eine Förderung für die Umstellung auf Wärmepumpe?

Der Bund fördert den Einbau von Wärmepumpen über die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) mit bis zu 40 Prozent. Anträge nimmt das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) entgegen. Antragsunterlagen und Infos zum Procedere sind auf der Internetseite des BAFA zu finden. Zudem gibt es mitunter regionale Förderungen durch Bundesländer und Kommunen. Wichtig: Ein Antrag auf Förderung muss immer vor Beauftragung des einbauenden Betriebs gestellt werden!

Die richtigen Ansprechpartner*innen für die Planung und die Beantragung der Fördermittel sind Energieberater*innen sowie Fachleute aus der Heizungsbau-Branche. Gute Ansprechpartner*innen lassen sich über die Netzwerke für Energieberatung und Gebäudesanierung finden, die in ganz Deutschland aktiv sind.

Wie finde ich die richtige Wärmepumpe?

Bei der Auswahl einer geeigneten Wärmepumpe helfen Energieberater*innen und Heizungsfachbetriebe. Lassen Sie sich vor der Entscheidung ausführlich beraten! Zunächst sollten Sie prüfen, ob Ihr Haus alle Voraussetzungen für den Einbau einer Wärmepumpe mitbringt und mit niedrigen Vorlauftemperaturen warm genug wird. Im zweiten Schritt gilt es zu entscheiden, welche Wärmequelle Sie nutzen können. Für eine Wasser- oder Erdwärmepumpe müssen die räumlichen Gegebenheiten vorhanden sein.

Zudem sollten Sie prüfen, ob solche Anlagen in Ihrem Wohngebiet überhaupt zulässig sind. Fragen Sie dazu bei Ihrer Kommune nach. Auch die Größe Ihres Budgets spielt eine entscheidende Rolle. Eine Luftwärmepumpe ist bei Anschaffung und Installation in der Regel die günstigste Variante.

Wenn die grundlegenden Fragen geklärt sind, gilt es, das richtige Modell auszuwählen. Entscheidende Kriterien sollen hierbei unter anderem sein:

Jahresarbeitszahl
Siegel der EHPA, der Europäischen Wärmepumpenvereinigung – die Energieeffizienzklasse ist dagegen meist wenig aussagekräftig
Geräuschentwicklung bei Luftwärmepumpen
GWP-Wert des Kältemittels („Global Warming Potential“)
Kühlfunktion gewünscht (aktiv/passiv)

Denken Sie bei der Installation auch gleich an die regelmäßige Wartung der Anlage und beauftragen Sie optimalerweise einen Betrieb mit der Installation, der diese wiederkehrende Arbeiten mit anbietet.

Wie sollte aus NABU-Sicht in der Zukunft geheizt werden?

Deutschland muss schnellstmöglich emissionsfrei statt fossil heizen. Nach aktuellem Stand der Technik sind dafür meist Wärmepumpen geeignet, die mit naturverträglichem Ökostrom betrieben werden. Wer heute in eine Heizungsanlage investiert, sollte auch im eigenen Interesse ein System auf Basis naturverträglicher erneuerbarer Energien wählen. Denn angesichts des deutschen Klimaziels, bis 2045 treibhausgasneutral zu sein, haben öl- oder gasbetriebener Heizungsanlagen keine Zukunft mehr. Es wäre unsinnig, jetzt noch auf eine fossile Technik von vorgestern zu setzen.

Was sollte die Bundesregierung tun, um den Ausbau von Wärmepumpen voranzutreiben?

Der NABU fordert, dass ab 2024 jede neu eingebaute Heizung im Neubau und im Bestand auf Basis echter erneuerbarer Energien laufen muss. Um dieses Ziel zu erreichen, sollte der Bund ein ambitioniertes Wärmepumpen-Programm auflegen und entsprechende Fördermittel bereitstellen.

Dass die Bundesregierung handeln muss, zeigt sich auch daran, dass nach wie vor viel zu viele fossile Heizungen eingebaut werden. Allein 2021 waren es 600.000 neue Gasheizungen! Diese werden jetzt zur Klima- und Kostenfalle. Die Regierung sollte einen Einbaustopp für Gas- und Ölheizungen verhängen. Kombiniert mit der Förderung von Wärmepumpen könnten so bis 2035 knapp 76 Millionen Tonnen CO2 eingespart werden – und ganz nebenbei 155.000 neue Arbeitsplätze entstehen. Das Ziel der Ampelkoalition von 65 Prozent erneuerbaren Energien bei neuen Heizungen ab 2024 ist aus NABU-Sicht zwar ein Schritt in die richtige Richtung, bleibt aber viel zu unambitioniert und voller Schlupflöcher.