Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Sie möchten umweltfreundlich heizen und fragen sich: Wie funktioniert eine Wärmepumpe? Hier erhalten Sie einen umfassenden Überblick über Wärmepumpen – von der Technik und Funktion über die verschiedenen Systeme (Luft, Erdreich, Grundwasser) bis hin zu Wirtschaftlichkeit, Stromverbrauch und Installation. Am Ende wissen Sie genau, ob eine Wärmepumpe für Ihr Eigenheim geeignet ist und was bei Einbau, Förderung und Nutzung zu beachten ist.

Was ist eine Wärmepumpe? – Grundprinzip einfach erklärt

Eine Wärmepumpe ist eine Heizungsanlage, die die Umweltwärme aus der Umgebung aufnimmt und auf ein höheres Temperaturniveau bringt, um damit Ihr Haus zu beheizen und Warmwasser zu erzeugen. Im Prinzip funktioniert eine Wärmepumpe wie ein umgekehrter Kühlschrank: Sie entzieht ihrer Umgebung (Luft, Erde oder Wasser) Wärmeenergie und gibt diese im Haus ab. Dabei wird ein Kältemittel in einem geschlossenen Kreislauf genutzt. Das Kältemittel verdampft schon bei niedrigen Temperaturen und nimmt dabei die Umweltwärme auf. Anschließend wird es durch einen Verdichter (Kompressor) zusammengepresst, wodurch sich seine Temperatur erhöht. Die nun heiße Wärme wird an das Heizsystem im Haus übertragen (z.B. an Heizwasser für Ihre Fußbodenheizung oder Heizkörper), während das Kältemittel im Verflüssiger (Kondensator) wieder kondensiert und Wärme abgibt. Danach entspannt ein Ventil das Kältemittel. Es kühlt weiter ab und der Kreislauf beginnt erneut. Kurz gesagt: Die Wärmepumpe pumpt Wärme aus der Umgebung ins Haus – und das sogar bei kalten Außentemperaturen, da selbst Winterluft oder kalter Erdboden noch genug Energie enthält.

Dieser thermodynamische Prozess läuft ständig im Kreis. Vereinfacht gesagt, erzeugt die Wärmepumpe aus 1 Teil Antriebsenergie (Strom) etwa 3 bis 5 Teile Heizenergie – das Verhältnis nennt man Leistungszahl oder COP (Coefficient of Performance). Moderne Wärmepumpen erreichen im Optimalfall Wirkungsgrade von bis zu 500% (COP 5.0), d.h. sie liefern das Fünffache der zugeführten elektrischen Energie als Wärme. Im Alltag liegen die typischen Leistungszahlen eher bei 3 bis 4, abhängig von der genutzten Wärmequelle und den Temperaturdifferenzen. Wichtig zu wissen: Je geringer der Temperaturunterschied zwischen Umweltquelle und Heizungsvorlauf, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe.

Arten von Wärmepumpen: Luft, Erdreich und Wasser als Wärmequelle

Wärmepumpe ist nicht gleich Wärmepumpe – die Systeme unterscheiden sich danach, woher die Umweltwärme kommt und wie sie ans Heizsystem abgegeben wird. Die gängigsten Wärmepumpen-Arten sind:

• Luft-Wasser-Wärmepumpe (Luftwärmepumpe): nutzt die Außenluft als Wärmequelle und gibt Wärme ans Heizungssystem (Wasser) ab.
• Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe): nutzt Erdwärme aus dem Erdreich, meist über einen Solekreislauf (Frostschutz-Flüssigkeit in Erdsonden oder -kollektoren), und gibt Wärme an Wasser ab.
• Wasser-Wasser-Wärmepumpe (Grundwasserwärmepumpe): entzieht Wärme direkt dem Grundwasser und überträgt sie an das Heizwasser im Haus.

Ein Überblick: Wärmepumpenarten im Vergleich

Kriterium	Luft-Wasser-Wärmepumpe	Sole-Wasser-Wärmepumpe	Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Wärmequelle	Umgebungsluft – auch bei Minusgraden nutzbar, Effizienz sinkt bei Frost	Erdreich – konstante Temperaturen, Nutzung per Kollektor oder Tiefensonde	Grundwasser – konstante Temperatur; Nutzung über Förder- und Schluckbrunnen
Installation	Einfach – kein Bodeneingriff, Außenaufstellung möglich, Geräuschschutz beachten	Aufwändig – Erdarbeiten oder Bohrungen nötig; Genehmigungen & Fläche erforderlich	Sehr aufwändig – zwei Brunnen, Wasseranalyse & Genehmigung erforderlich
Effizienz	JAZ ca. 2,5–3,5; höherer Stromverbrauch bei Frost; z. B. 5.700 kWh/Jahr bei 20.000 kWh Wärmebedarf	JAZ ca. 3,5–4,5; effizienter als Luft; z. B. 5.000 kWh/Jahr bei 20.000 kWh Wärmebedarf	JAZ ab 4,5; höchste Effizienz; z. B. 4.400 kWh/Jahr bei 20.000 kWh Wärmebedarf
Vorteile & Besonderheiten	Günstig in Anschaffung & Einbau, ideal für Nachrüstung; wetterabhängig, Heizstab nötig bei Frost	Sehr effizient, auch zum Kühlen nutzbar; höhere Kosten & komplexere Planung nötig	Niedrigste Betriebskosten; ideal bei viel Heizbedarf; nicht überall realisierbar

Stromverbrauch und Jahresarbeitszahl (JAZ)

Die Jahresarbeitszahl (JAZ) zeigt, wie effizient eine Wärmepumpe über das Jahr hinweg arbeitet – also das Verhältnis von erzeugter Wärme zu eingesetztem Strom. Je höher die JAZ, desto geringer fallen Ihre Stromkosten aus. Werte zwischen 2,5 und 5,0 sind üblich, abhängig von Systemtyp, Dämmstandard und Heiztechnik. Moderne Wärmepumpen in gut gedämmten Gebäuden erreichen oft höhere Werte, während Altbauten mit alten Heizkörpern niedrigere JAZ aufweisen.

Beispielrechnungen:

• Neubau (120 m², JAZ 3,5): ca. 1.370 kWh Strom, ≈411 € pro Jahr
• Altbau (JAZ 2,5): ca. 7.200 kWh Strom, ≈2.160 € pro Jahr
• Durchschnitt: Betriebskosten zwischen 700 und 1.700 € jährlich

Auch Stromtarife und Heizsysteme (z. B. Fußbodenheizung) beeinflussen die Effizienz. Wärmepumpenstrom ist oft günstiger als Haushaltsstrom – z. B. 25–30 ct/kWh statt 40 ct. Mit einer Photovoltaikanlage lässt sich der Netzstrombezug weiter reduzieren.

Integration in bestehende Heizsysteme

Wärmepumpen lassen sich auch mit bestehenden Heizkörpern betreiben – entscheidend ist, ob Ihre Heizung mit niedrigen Vorlauftemperaturen auskommt. Je besser Ihr Haus gedämmt ist und je größer die Heizflächen, desto effizienter funktioniert das.

Tipp: Testen Sie im Winter eine abgesenkte Heizkurve (z. B. 50 °C Vorlauf). Bleiben die Räume warm, sind die Voraussetzungen gut. Falls nicht, helfen größere Heizkörper, ein hydraulischer Abgleich oder Dämmmaßnahmen.

Auch im Altbau ist der Einsatz möglich – oft reicht schon ein Austausch einzelner Heizkörper. Flächenheizungen wie Fußbodenheizung sind ideal, aber kein Muss. Weitere Informationen zum Thema finden Sie in unserem Beitrag zur Kombination von Wärmepumpen mit Heizkörpern.

Einbau, Voraussetzungen und mögliche Einschränkungen

Bevor Sie eine Wärmepumpe einplanen, sollten Sie die Voraussetzungen prüfen:

• Platzbedarf außen: Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe braucht einen Aufstellort für das Außengerät. Es gilt dabei, einen ausreichenden Abstand von der Hauswand (Schallschutz) und vom Nachbargrundstück (Lärmschutz) zu beachten. Für Sole-Wasser-Wärmepumpen benötigen Sie entweder genügend Gartenfläche für Erdkollektoren oder einen Zugang für das Bohrgerät bei Tiefensonden. Der Bohrpunkt sollte nicht zu nahe an Gebäuden oder Grundstücksgrenzen liegen (Abstände oft ≥3–5 m). Wasser-Wärmepumpen benötigen Platz für Brunnenbohrungen und ggf. einen Technikschacht für Pumpen und Filter.
• Genehmigungen: Für Erdsonden ist eine behördliche Genehmigung erforderlich, ebenso für Grundwasser-Wärmepumpen. Teilweise sind Bohrungen in Wasserschutzgebieten verboten. Erkundigen Sie sich frühzeitig bei Ihrer Kommune. Luft-Wärmepumpen brauchen in der Regel keine Baugenehmigung, jedoch müssen die Immissionsschutz-Vorgaben eingehalten werden – in dicht besiedelten Bereichen kann das einen Schallschutznachweis erfordern.
• Elektrischer Anschluss: Wärmepumpen (vor allem ab ~5 kW) benötigen einen Drehstromanschluss (400 V). Gegebenenfalls muss der Netzbetreiber den Anschluss verstärken. Oft wird ein separater Stromzähler für den Wärmepumpentarif installiert.
• Heizsystem-Check: Das bestehende Heizverteilsystem eine zur Wärmepumpe passende Vorlauftemperatur bereitstellen – diese liegt bei etwa 55 °C. Wenn Ihr Heizsystem unbedingt 70–80 °C braucht, ist das suboptimal – hier wären Umbauten ratsam.
• Grundstückseigentum: Wenn Sie Mieter oder Wohnungseigentümer in einem Mehrfamilienhaus sind, ist eine Wärmepumpe nur mit Zustimmung aller oder zentraler Installation realisierbar. Im Eigenheim haben Sie freie Hand.
• Bodenbeschaffenheit: Für eine Tiefenbohrung muss sich der Boden eignen (genügend Wärmeleitfähigkeit, keine Hindernisse wie große Felsbrocken, keine Altlasten). Ein Bodengutachten von einer Bohrfirma kann das klären. Bei Flächenkollektoren sollte der Boden unversiegelt und wurzelfrei sein.
• Altbaubesonderheiten: Hat Ihr Haus z.B. eine Einrohrheizung (Reihenversorgung der Heizkörper), kann das mit einer Wärmepumpe ineffizient sein. Hier muss ggf. auf ein Zweirohrsystem umgerüstet oder zumindest ein Plan gemacht werden, wie die Temperaturen verteilt werden.

Besonders bei Erdwärme durch Bohrungen kann es Einschränkungen geben: In manchen Regionen sind nur bestimmte Tiefen erlaubt, oder man muss Abstand zu benachbarten Erdwärmesonden halten. Für Grundwasser-Wärmepumpen ist es maßgeblich, dass genug Wasser pro Stunde gefördert werden kann; eine Probebohrung verschafft darüber Klarheit. Als Ausweichmöglichkeit bleibt immer die Luft-Wärmepumpe; sie funktioniert überall – jedoch um den Preis der etwas geringeren Effizienz und möglichen Geräuschentwicklung.

Wirtschaftlichkeit und Förderung von Wärmepumpen

Wärmepumpen sind in der Anschaffung teurer, aber im Betrieb deutlich günstiger als Öl- oder Gasheizungen. Typische Investitionen liegen – je nach System – zwischen 15.000 und 40.000 Euro. Dank staatlicher Förderprogramme (BEG) sind jedoch Zuschüsse von bis zu 70 % möglich (alles Wichtige dazu haben wir in unserem Beitrag zum Thema Heizungsförderung für Sie zusammengefasst).

Die Betriebskosten liegen i.d.R. zwischen 800 und 1.500 Euro jährlich, bei niedrigem Wartungsaufwand und ohne CO₂-Abgabe. In Kombination mit einer Photovoltaikanlage lässt sich die Amortisationszeit verkürzen.

Mögliche Nachteile und Herausforderungen einer Wärmepumpe

Hohe Anfangsinvestition	Höhere Investitionskosten als bei Gas/Öl, auch nach Förderung oft mehrere Tausend Euro Eigenanteil.
Abhängigkeit vom Strompreis	Betriebskosten abhängig vom Strompreis; bei Ausfall kein Heizen möglich.
Effizienz sinkt bei Kälte	Luft-Wärmepumpen benötigen bei starkem Frost zusätzliche Heizstäbe – höherer Stromverbrauch.
Geräuschentwicklung	Ventilator und Kompressor verursachen Geräusche – Aufstellung mit Bedacht wählen.
Platzbedarf & baulicher Eingriff	Erd- und Wasser-Wärmepumpen benötigen Erdarbeiten oder Brunnen; im Haus besteht Platzbedarf für die Wärmepumpeneinheit
Warmwasserbereitung	Wasser muss für den Schutz vor Legionellen auf 60 °C erhitzt werden – teilweise mit Heizstab, was den Stromverbrauch erhöht.
Begrenzte Kühlleistung	Kühlfunktion begrenzt – nur geringe Temperatursenkung über Flächenheizung möglich.

Trotz dieser Nachteile überwiegen bei Wärmepumpen die Vorteile: Sie nutzen zu ~75 % kostenlose Umweltwärme und stoßen lokal kein CO₂ aus, sind zukunftssicher und werden staatlich gefördert. Viele der genannten Herausforderungen lassen sich durch gute Planung und Komponentenwahl minimieren.

Fazit: Nächste Schritte mit System

Wärmepumpen sind eine zukunftssichere und klimafreundliche Heizlösung – besonders, wenn Ihr Haus gut gedämmt ist und mit niedrigen Vorlauftemperaturen auskommt. Welche Wärmepumpe passt, hängt von Ihren baulichen Gegebenheiten ab. Luft-Wärmepumpen sind einfach zu installieren, Erd- und Wasser-Wärmepumpen effizienter, aber aufwändiger.

Nutzen Sie unbedingt die staatlichen Förderungen und denken Sie über eine Kombination mit Photovoltaik nach, um Stromkosten zu senken. Für eine erste Einschätzung empfehlen wir den Wärmepumpenrechner von Selfmade Energy: Testen Sei jetzt, welches System am besten zu Ihrem Haus passt.

FAQ

• Wie effizient ist eine Wärmepumpe im Vergleich zu Gas- oder Ölheizungen?
  Wärmepumpen sind deutlich effizienter: Sie erzeugen aus 1 kWh Strom bis zu 5 kWh Wärme. Im Gegensatz dazu erreichen Gas- und Ölheizungen lediglich einen Wirkungsgrad von maximal 90 %.
• Welche Vorteile bietet eine Wärmepumpe für die Umwelt?
  Wärmepumpen stoßen vor Ort kein CO₂ aus, insbesondere wenn sie mit Ökostrom oder einer eigenen Photovoltaikanlage betrieben werden. Fossile Heizungen dagegen setzen beim Verbrennen CO₂ frei und sind von zukünftigen CO₂-Abgaben betroffen.
• Sind Wärmepumpen im Betrieb günstiger als Gas- oder Ölheizungen?
  Ja, Wärmepumpen haben niedrigere Betriebskosten durch ihre hohe Effizienz und benötigen weniger Wartung – es entfallen z. B. Schornsteinfeger, Tankfüllungen oder Brennerservice.
• Wie viel des Strombedarfs einer Wärmepumpe kann durch Photovoltaik gedeckt werden?
  Mit einer 10 kWp-PV-Anlage lassen sich 30–50 % des Strombedarfs der Wärmepumpe abdecken – mit einem Stromspeicher sogar mehr.
• Ist Solarthermie eine sinnvolle Ergänzung zur Wärmepumpe?
  Ja, besonders im Sommer kann Solarthermie zur Warmwasserbereitung beitragen und die Wärmepumpe entlasten.