Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Der Kühlschrank-Trick umgekehrt: Aus Umweltwärme wird Heizenergie. 75% kostenlose Energie aus Luft, Erde oder Wasser — nur 25% Strom.
Das Grundprinzip: Kühlschrank umgekehrt
Jede Wärmepumpe nutzt denselben physikalischen Prozess
Ein Kühlschrank entzieht dem Innenraum Wärme und gibt sie nach außen ab. Eine Wärmepumpe macht genau das Gegenteil: Sie entzieht der Umgebung (Luft, Erde, Wasser) Wärme und gibt sie als Heizwärme ins Haus ab. Der Clou: Selbst bei Minusgraden enthält die Umgebungsluft nutzbare Wärmeenergie.
Der Kältekreislauf
Im Herzen jeder Wärmepumpe zirkuliert ein Kältemittel in einem geschlossenen Kreislauf. Dieses Kältemittel hat die besondere Eigenschaft, schon bei sehr niedrigen Temperaturen zu verdampfen. So kann es selbst bei -15°C Außentemperatur der Umgebung Wärme entziehen. Durch Verdichtung im Kompressor wird die Temperatur dann auf 55–70°C angehoben — genug für Heizung und Warmwasser.
Die drei Wärmequellen
Luft: Am einfachsten zu erschließen, ein Ventilator saugt Außenluft an. Erde: Erdsonden (100m tief) oder Flächenkollektoren (1,5m tief) nutzen die konstante Erdwärme von 10°C. Grundwasser: Zwei Brunnen fördern 8–12°C warmes Grundwasser. Je wärmer die Quelle, desto effizienter die Wärmepumpe — deshalb haben Erd- und Wasserpumpen einen höheren COP.
Vorlauftemperatur ist entscheidend
Je niedriger die benötigte Heizwassertemperatur (Vorlauftemperatur), desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Fußbodenheizung braucht nur 30–35°C → COP bis 5,0. Normale Heizkörper brauchen 45–55°C → COP ca. 3,5. Alte Gussheizkörper brauchen 60–70°C → COP ca. 2,5. Jedes Grad weniger Vorlauf spart ca. 2,5% Energie.
Der Kältekreislauf in 5 Schritten
So wandelt die Wärmepumpe Umweltwärme in Heizenergie um — vollautomatisch und wartungsarm.
Wärme aufnehmen
Das flüssige Kältemittel nimmt Umweltwärme auf und verdampft — selbst bei Minusgraden.
VerdampferVerdichten
Der Kompressor verdichtet das Gas. Durch den Druck steigt die Temperatur auf 60–70°C.
KompressorWärme abgeben
Das heiße Gas gibt seine Wärme an das Heizsystem ab und wird dabei wieder flüssig.
VerflüssigerEntspannen
Das Expansionsventil senkt den Druck. Das Kältemittel kühlt ab — bereit für den nächsten Zyklus.
ExpansionKreislauf
Der Prozess wiederholt sich automatisch. Die Wärmepumpe reguliert sich selbst.
KontinuierlichEffizienzvergleich: 1 kWh Strom/Gas rein — was kommt raus?
Die Wärmepumpe macht aus 1 kWh Strom bis zu 4 kWh Wärme. Kein anderes System kann das.
Fazit: Eine Wärmepumpe nutzt kostenlose Umweltwärme und erreicht dadurch einen COP (Coefficient of Performance) von 3–6. Das bedeutet: Aus jeder eingesetzten kWh Strom entstehen 3–6 kWh Wärme. Gas und Öl können physikalisch nie über 1:1 kommen.
COP-Werte in der Praxis
Die Effizienz variiert je nach Wärmequelle, Außentemperatur und Vorlauftemperatur.
| Außentemperatur | Luft-Wasser (VL 35°C) | Luft-Wasser (VL 55°C) | Sole-Wasser (VL 35°C) | Wasser-Wasser (VL 35°C) |
|---|---|---|---|---|
| +15°C | 5,5 | 3,5 | 5,0 | 6,0 |
| +7°C (Norm) | 4,5 | 3,0 | 4,8 | 5,8 |
| +2°C | 3,8 | 2,6 | 4,7 | 5,7 |
| -7°C | 2,8 | 2,1 | 4,5 | 5,5 |
| -15°C | 2,2 | 1,7 | 4,3 | 5,3 |
| -20°C | 1,8 | 1,4 | 4,2 | 5,2 |
VL = Vorlauftemperatur. Werte sind typische Richtwerte, tatsächliche COP hängt vom Gerät ab.
Kältemittel: R290, R32 oder R410A?
Das Kältemittel ist das Herzstück der Wärmepumpe. Die EU fördert den Umstieg auf natürliche Alternativen.
R290 (Propan)
- GWP: 3 (nahezu klimaneutral)
- Natürliches Kältemittel
- Hohe Effizienz, guter COP
- Leicht brennbar → Sicherheitsvorkehrungen
- Zukunftssicher (EU-konform)
- Ggf. Effizienzbonus bei Förderung
R32
- GWP: 675
- Noch weit verbreitet
- Gute Leistung und Effizienz
- Leicht brennbar
- Wird mittelfristig abgelöst
- Ab 2030 zunehmend eingeschränkt
R410A
- GWP: 2.088
- Klimaschädlich
- In älteren Modellen verbaut
- Nicht brennbar
- Wird schrittweise verboten
- Nachfüllkosten steigen stark
Die Hauptkomponenten einer Wärmepumpe
Jede Wärmepumpe besteht aus diesen Kernkomponenten.
Verdampfer
Nimmt die Umweltwärme auf. Bei Luft-WP ein Wärmetauscher mit Ventilator, bei Sole-WP die Erdsonde, bei Wasser-WP der Grundwasserbrunnen. Das Kältemittel verdampft hier bei niedrigen Temperaturen.
Kompressor
Das Herzstück. Verdichtet das gasförmige Kältemittel und erhöht so Druck und Temperatur. Moderne Inverter-Kompressoren passen die Drehzahl stufenlos an den Bedarf an — spart Strom und reduziert Verschleiß.
Verflüssiger (Kondensator)
Gibt die Wärme an das Heizungswasser ab. Das heiße Kältemittelgas kühlt sich ab und wird wieder flüssig. Die Wärme geht in den Pufferspeicher oder direkt in die Fußbodenheizung / Heizkörper.
Expansionsventil
Senkt den Druck des flüssigen Kältemittels. Dadurch kühlt es sich stark ab und ist bereit, erneut Umweltwärme aufzunehmen. Elektronische Expansionsventile (EEV) regeln präzise.
Pufferspeicher
Speichert die erzeugte Wärme in einem Wassertank (200–500 Liter). Ermöglicht Sperrzeiten des Netzbetreibers zu überbrücken und verhindert ständiges Takten des Kompressors. Verbessert die Effizienz.
Regelung / Smart Grid
Die elektronische Steuerung optimiert den Betrieb: Außentemperaturführung, Zeitprogramme, SG-Ready für PV-Nutzung, WLAN-Anbindung für Fernzugriff per App. Moderne WP lernen das Heizverhalten.
Häufige Fragen zur Funktionsweise
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