Wie funktioniert eine Wärmepumpe einfach erklärt: der Kühlschrank rückwärts
Ein Kühlschrank entzieht seinem Innenraum Wärme und gibt sie über das Gitter an der Rückseite an die Küche ab. Eine Wärmepumpe macht genau das, nur mit vertauschten Seiten: Sie entzieht draußen Wärme, selbst wenn es dort kalt ist, und gibt sie drinnen an das Heizungswasser ab. Möglich macht das ein Kältemittel, das schon bei sehr tiefen Temperaturen verdampft. Luft bei −10 °C enthält physikalisch noch viel Energie, denn der absolute Nullpunkt liegt bei −273 °C.
Der Strom treibt dabei nicht die Heizung an, sondern nur den Transport der Wärme. Deshalb liefert eine Wärmepumpe ein Vielfaches der eingesetzten elektrischen Energie als Wärme. Ein Heizstab oder eine Elektroheizung macht aus einer Kilowattstunde Strom höchstens eine Kilowattstunde Wärme; eine gut geplante Luft/Wasser-Wärmepumpe im Einfamilienhaus macht daraus im Jahresmittel 3 bis 4,5 Kilowattstunden.
Der Kältekreis in vier Schritten
Im Inneren jeder Wärmepumpe läuft ein geschlossener Kreislauf mit vier Bauteilen. Das Kältemittel, bei unseren Monoblock-Geräten R32, wechselt dabei ständig zwischen flüssig und gasförmig. Jeder Schritt hat eine Aufgabe:
- 1 · Verdampfer: Ein Ventilator bläst Außenluft durch einen Lamellenwärmetauscher. Das flüssige Kältemittel darin ist kälter als die Luft, nimmt deren Wärme auf und verdampft. Dafür reichen schon wenige Grad Temperaturunterschied.
- 2 · Verdichter (Kompressor): Der gasförmige Kältemitteldampf wird mit Strom zusammengepresst. Beim Verdichten steigt die Temperatur stark an, ähnlich wie eine Luftpumpe beim Aufpumpen warm wird. Aus 0 °C werden so 60 bis 80 °C.
- 3 · Verflüssiger (Kondensator): Der heiße Dampf gibt seine Wärme an das Heizungswasser ab und wird dabei wieder flüssig. Dieses Wasser fließt zu Heizkörpern, Fußbodenheizung oder in den Warmwasserspeicher.
- 4 · Expansionsventil: Das flüssige, noch unter Druck stehende Kältemittel wird entspannt. Dabei kühlt es stark ab, wird wieder kälter als die Außenluft und der Kreislauf beginnt von vorn.
Wärmequellen im Vergleich: Luft, Erde oder Wasser
Welche Quelle die Wärmepumpe anzapft, bestimmt Aufwand, Kosten und Effizienz. Außenluft ist überall verfügbar und ohne Genehmigung nutzbar, schwankt aber im Jahresverlauf am stärksten. Erdreich und Grundwasser sind im Winter wärmer und liefern höhere Jahresarbeitszahlen, brauchen aber Bohrung oder Grabung, Platz und meist eine wasserrechtliche Erlaubnis.
| Wärmepumpenart | Quelle und Temperatur im Winter | Typische JAZ | Erschließung | Richtwert Gesamtkosten EFH brutto |
|---|---|---|---|---|
| Luft/Wasser (Monoblock oder Split) | Außenluft, −15 bis +15 °C | 3,0 bis 4,2 | keine, Fundament oder Konsole | ab 22.500 € (Paket), 40.000 bis 60.000 € Vollausstattung |
| Sole/Wasser mit Erdsonde | Erdreich in 80 bis 150 m Tiefe, ca. 8 bis 12 °C | 4,0 bis 5,0 | Bohrung, wasserrechtliche Anzeige oder Erlaubnis | Aufpreis Bohrung 12.000 bis 25.000 € |
| Sole/Wasser mit Flächenkollektor | Erdreich in 1,2 bis 1,5 m Tiefe, ca. 2 bis 8 °C | 3,8 bis 4,5 | Grabung, Fläche rund 1,5- bis 2-fache Wohnfläche | Aufpreis Erdarbeiten 6.000 bis 12.000 € |
| Wasser/Wasser (Grundwasser) | Grundwasser, ca. 8 bis 12 °C | 4,5 bis 5,5 | Saug- und Schluckbrunnen, wasserrechtliche Erlaubnis | Aufpreis Brunnen 10.000 bis 20.000 €, Wasseranalyse |
| Luft/Luft (Split-Klimagerät) | Außenluft | 3,0 bis 4,0 (SCOP) | keine | ab 3.641 € je Raum, kein Warmwasser |
Richtwerte aus unseren Beispielangeboten und Planungen 2025/2026; die JAZ hängt vor allem von der Vorlauftemperatur des Heizsystems ab.
Monoblock oder Split: wo der Kältekreis sitzt
Bei einer Monoblock-Wärmepumpe steckt der komplette Kältekreis im Außengerät. Ins Haus führen nur zwei gedämmte Wasserleitungen und ein Steuerkabel. Vorteil: Es ist kein Kältetechniker nötig, das Kältemittel bleibt werkseitig verschlossen, und die Dichtheitsprüfungen nach F-Gase-Verordnung entfallen weitgehend. Nachteil: Die Wasserleitungen im Freien brauchen Frostschutz, bei uns über Frostschutzventile und ein selbstregelndes Heizband.
Bei einer Split-Wärmepumpe sitzen Verdampfer und Verdichter draußen, der Verflüssiger im Innengerät; beide sind über Kältemittelleitungen verbunden. Das erlaubt längere Strecken zum Aufstellort, erfordert aber einen Kältemittelanschluss durch einen zertifizierten Betrieb.
Vorlauftemperatur, COP und Jahresarbeitszahl
Die Effizienz einer Wärmepumpe hängt davon ab, wie weit sie die Wärme anheben muss. Je kleiner der Abstand zwischen Quellentemperatur und Vorlauftemperatur, desto weniger Strom braucht der Verdichter. Der COP (Coefficient of Performance) beschreibt das Verhältnis in einem festen Betriebspunkt, zum Beispiel A7/W35: 7 °C Außenluft, 35 °C Vorlauf. Hier erreichen moderne Geräte COP-Werte von 4,5 bis 5. Bei A−7/W55, also −7 °C außen und 55 °C Vorlauf für Heizkörper, liegt der COP nur noch bei 2,2 bis 2,8.
Die Jahresarbeitszahl (JAZ) ist der Mittelwert über ein ganzes Jahr inklusive Warmwasser, Abtauung und Pumpenstrom. Sie ist die ehrliche Kennzahl für Ihre Stromrechnung: Fußbodenheizung mit 35 °C Vorlauf liefert 4,0 bis 4,5, Heizkörper mit 50 bis 55 °C im Bestand 3,0 bis 3,5. Für die BEG-Förderung muss die Wärmepumpe rechnerisch mindestens eine JAZ von 3,0 erreichen.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe im Winter?
Auch bei −15 °C enthält die Außenluft nutzbare Wärme, nur muss der Verdichter mehr arbeiten. Inverter-Geräte passen ihre Drehzahl stufenlos an: An milden Tagen laufen sie mit 30 Prozent Leistung sehr sparsam, an kalten Tagen mit voller Leistung. Unsere Monoblocks sind für den Betrieb bis −25 °C ausgelegt und werden nach der Heizlast am kältesten Tag dimensioniert, in Berlin und Brandenburg nach DIN EN 12831 für −14 bis −16 °C. Nur an wenigen Stunden im Jahr ergänzt der Heizstab im Speicher.
Bei Außentemperaturen zwischen etwa +7 und −5 °C bildet sich auf dem Verdampfer Reif, weil die Luft feucht ist. Dann kehrt die Wärmepumpe für zwei bis fünf Minuten den Kreislauf um und taut den Wärmetauscher mit Wärme aus dem Pufferspeicher ab. Der Dampf, den Sie dabei am Außengerät sehen, ist normal. Das Abtauwasser muss frostfrei ablaufen, deshalb planen wir ein Kiesbett oder einen Ablauf unter dem Gerät ein.
Warmwasser und Komponenten im Haus
Für Warmwasser schaltet ein 3-Wege-Umschaltventil das heiße Heizungswasser auf die Heizschlange eines 300-Liter-Trinkwasserspeichers. Die Wärmepumpe fährt dafür kurzzeitig auf 55 bis 60 °C Vorlauf; einmal pro Woche sorgt der Heizstab für die thermische Desinfektion. Im Heizbetrieb läuft das Wasser über einen kleinen Reihenpuffer von 100 Litern mit Überströmventil, der die Abtauung versorgt und dem Verdichter lange Laufzeiten ermöglicht.
Dazu kommen Schlammabscheider und Magnetitfilter im Rücklauf, Mikroblasenabscheider im Vorlauf, Sicherheitsgruppe und Ausdehnungsgefäß, die Befüllung mit aufbereitetem Wasser nach VDI 2035 sowie die Regelung mit Außenfühler und Heizkurve. Nach dem hydraulischen Abgleich stellen wir die Heizkurve so flach wie möglich ein, denn jedes Grad weniger Vorlauf senkt den Stromverbrauch um rund 2,5 Prozent.
- Außengerät auf Streifenfundament oder Wandkonsole mit Schwingungsdämpfern, Richtwert 500 bis 900 € brutto
- Elektro: 400-Volt-Zuleitung ab 8 kW, Steuerbox nach § 14a EnWG, Netzanmeldung bei Stromnetz Berlin oder E.DIS
