Wann lohnt sich eine Wärmepumpe?

Wärmepumpen sind gerade im Neubau eine ebenso effiziente wie umweltfreundliche Möglichkeit zu heizen. Doch wie funktioniert die Umwandlung von Wärme aus der Umwelt in Heizenergie? Was sind die Vorteile, was kosten Wärmepumpenheizungen und wie hoch sind die Fördermittel? Und für wen lohnt sich eine Wärmepumpe? Wir geben die Antworten.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Wärmepumpen(heizungen) nutzen zwei Energiequellen: Die Wärme aus der Umwelt und – meist – elektrischen Strom als Antriebsenergie. Sie entziehen der Luft, dem Erdreich, dem Grundwasser oder dem Abwasser Wärme (nutzen also quasi die darin gespeicherte Energie). Dann "pumpen" sie diese mithilfe von Strom auf ein höheres Niveau. Dieses reicht aus, um Häuser zu beheizen und das Trinkwasser zu erwärmen.

Wärmepumpen beziehen ihre Energie aus der Wärme der Umwelt. Dabei gibt es drei technische Möglichkeiten.

1. Luftwärmepumpen

Die Erschließung der Außenluft (1) ist einfach und kostengünstig. Luft-Wasser-Wärmepumpen sind deshalb besonders beliebt. Vier von fünf neu installierten Wärmepumpen in Deutschland nutzen heute die Wärmequelle Luft. Dabei gibt es sowohl Geräte zur Innen- als auch zur Außenaufstellung. Bei den Splitgeräten befindet sich ein Geräteteil im Hausinneren, der andere Teil steht außerhalb des Gebäudes. Im Sommer ist die Warmwasserbereitung dank gleichmäßig hoher Außentemperaturen besonders effizient; auch im Winter heizt die Luftwärmepumpe zuverlässig – sie benötigt dann aber etwas mehr Strom.

2. Wasserwärmepumpe

Grundwasser (2) hat eine konstante Temperatur von rund zehn Grad Celsius und ist besonders für größere Objekte als Wärmequelle und zur passiven Kühlung geeignet. Die Erschließung erfolgt über zwei Brunnenbohrungen. Voraussetzung für eine Grundwasser-Wärmepumpe ist, dass ein geeignetes Grundwasserreservoir vorhanden ist. Die Nutzung ist genehmigungspflichtig.

3. Erdwärmepumpen

Die im Erdreich gespeicherte Umweltwärme wird meist über senkrechte Erdsonden (3), in denen eine Flüssigkeit zirkuliert, nutzbar gemacht. Dafür sind in der Regel Bohrungen bis 100 Meter Tiefe erforderlich. Alternativ können horizontale Flächenkollektoren (4) in etwa ein bis eineinhalb Metern Tiefe verlegt werden. Weniger Fläche nehmen Erdwärmekörbe in Anspruch. Sie kommen in ein bis vier Meter tiefe Aushübe. Durch die konstant hohe Temperatur des Erdreichs von zehn Grad Celsius arbeiten Erdwärmepumpen ganzjährig besonders effizient.

Wie effizient sind Wärmepumpen?

Um die Umweltwärme auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen und damit die Heizung und/oder das Brauchwasser zu erwärmen, braucht es zusätzlich Antriebsenergie, zumeist Strom. Die Effizienz von Wärmepumpen wird daher über das Verhältnis zwischen dem eingesetzten Strom und der gewonnenen Wärme definiert. Hier sind zwei Werte entscheidend:

• die Leistungszahl (COP)
• die Jahresarbeitszahl (JAZ)

Beide Werte drücken das Verhältnis zwischen der Wärmeleistung und der dazu erforderlichen Antriebsenergie (Strom) aus.

Die Leistungszahl (COP) bezieht sich auf die Effizienz des Geräts unter definierten Bedingungen. Sie ist daher ein eher theoretischer Wert. Für eine reale Effizienz-Bewertung kommt es noch auf die Einbausituation und die weiteren Heizungskomponenten (Speicherung, Verteilung, Warmwasserbereitung) an.

Hier kommt die Jahresarbeitszahl (JAZ) ins Spiel. Sie ist entscheidend für die Effizienz des Gesamtsystems. Die Jahresarbeitszahl gibt an, wie viel Wärme (in Kilowattstunden) unter realen Bedingungen im Laufe eines Jahres aus einer Kilowattstunde Strom erzeugt wird. 

Ein Wert von vier bedeutet, dass mit einer Kilowattstunde Strom vier Kilowattstunden Wärme produziert werden. Je höher die Zahl, desto besser. Die mittleren Leistungszahlen von Wärmepumpen haben sich in den vergangenen Jahren stark verbessert. Forscher des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) untersuchten über Jahre Wärmepumpen im realen Betrieb. Dabei erreichten erdgekoppelte Wärmepumpen im Mittel eine JAZ von 4,0 und Luft/Wasser-Wärmepumpen eine JAZ von 3,1.

Im Vergleich zu fossilen Brennstoffen lassen sich durch eine moderne Wärmepumpe – je nach Alter und Brennstoff der alten Heizung – bis zu 30 Prozent an Energieverbrauch einsparen.

Wie viel Strom verbraucht eine Wärmepumpe?

Je größer der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Heizungswasser, desto höher ist der Strombedarf der Wärmepumpe. Das heißt im Umkehrschluss: Je geringer die Vorlauftemperatur der Heizung (zum Beispiel bei Fußbodenheizungen), desto weniger Strom braucht die Wärmepumpe und desto effizienter arbeitet sie.

Wie viel Strom eine Wärmepumpe übers Jahr verbraucht, hängt vom Typ, der Heizleistung und der oben erwähnten Jahresarbeitszahl (JAZ) ab. Dabei gilt folgende Formel:

Jährliche Heizleistung in Kilowattstunden / JAZ = jährlicher Stromverbrauch in Kilowattstunden

Beispiel: Die jährliche Heizleistung von 10.000 kWh teilt sich auf in 6.000 kWh für die Heizung und 4.000 kWh für das Warmwasser. Die JAZ beträgt vier (Heizung) beziehungsweise drei (Warmwasser), daraus ergibt sich:

(6.000 kWh / 4) + (4.000 kWh / 3) = ca. 2.833 kWh jährlicher Stromverbrauch der Wärmepumpe

Um den Strombedarf der Wärmepumpe zu decken, gibt es noch die Möglichkeit, eine Photovoltaik-Anlage mit einzubinden. 

Lest passend dazu auch unseren Artikel: Stromkosten berechnen: Mit dieser Formel geht’s ganz einfach

Vorteile von Wärmepumpen

Dass Wärmepumpen bei der Heiztechnik immer weiter auf dem Vormarsch sind und gerade beim Neubau fossile Energieträger verdrängen, hat gute Gründe:

1. Energieeffizienz

Mit einer Kilowattstunde Strom können effiziente Wärmepumpensysteme bis zu vier Kilowattstunden und mehr nutzbare Wärme erzeugen.

2. Gute Umweltbilanz

Durch den immer höheren Anteil von Strom aus erneuerbaren Energien verbessert sich die CO2- und Umweltbilanz des mit Strom betriebenen Heizsystems kontinuierlich. Daher fällt es mit einer Wärmepumpe heute leichter, die für Neubauten geltenden Primärenergiekennwerte des Gebäudeenergiegesetzes einzuhalten, als mit einem Heizsystem, das fossile Brennstoffe nutzt.

3. Geringer Platzbedarf

Wer auf eine Wärmepumpe setzt, braucht weder einen Schornstein noch einen Lagerraum einzuplanen.

4. Niedrige Betriebskosten

Wer eine Wärmepumpe hat, kommt in den allermeisten Fällen mit nur einem Energieträger für alle Anwendungen aus. Das spart Wartungskosten, und außerdem profitiert man bei effizienten Systemen von niedrigen Verbrauchskosten. Letzteres gilt vor allem, wenn zudem eine Photovoltaik-Anlage vorhanden ist. Die Wärmepumpe erhöht den Eigenstromanteil und damit die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage. 

Nachteile von Wärmepumpenheizungen

Indes haben Luft-Wasser-Wärmepumpen neben den zahlreichen Vorteilen auch einen Nachteil: Sie haben Ventilatoren, um die Luftmengen zu bewegen. Und die können ziemlich laut sein.

Laut dem "Ratgeber Heizung – Wärme und Warmwasser für mein Haus" (Anzeige*) der Verbraucherzentralen müssen bei einer Heizleistung von zehn Kilowatt mehr als 5.000 Kubikmeter Luft durch die Außeneinheit der Wärmepumpe gepustet werden. Dabei kann es zu ziemlichen Lärmbelästigungen kommen. Mehr dazu in unserem Artikel "Luftwärmepumpe meines Nachbarn ist laut – was kann ich tun?"

In Wohngebieten dürfen aber bestimmte Grenzwerte beim Lärmpegel nicht überschritten werden. Der Bundesverband Wärmepumpe hat einen Schallrechner auf seiner Internetseite integriert. Hier könnt ihr – abhängig von Modell, Lage, Aufstellort und anderen Parametern – online ermitteln, ob eure geplante Investition in eine Wärmepumpe auch den Schallschutz-Vorschriften entspricht.

Ist der Einsatz einer Wärmepumpe auch im Altbau möglich?

Auch in älteren Gebäuden könnt ihr Wärmepumpen heute sehr effizient und mit Gewinn für die Umwelt wie für euch als Hauseigentümer betreiben. Denn die weit verbreitete Meinung, Wärmepumpen seien nur für sehr gut gedämmte Häuser in Verbindung mit einer Fußbodenheizung geeignet, trifft so pauschal nicht zu. Das zeigt auch die Statistik: 2020 wurden mehr Wärmepumpen bei der Renovierung von Bestandsgebäuden verbaut als beim Neubau.

Lest mehr darüber in unserem Artikel "Wärmepumpe im Altbau: Bauweisen und Heizkörper, Kosten und Förderung".

Richtig ist zwar, dass die Wärmepumpe ein Niedertemperatur-Wärmeerzeuger ist und ein effizienter Betrieb möglichst niedrige Vorlauftemperaturen voraussetzt. Der energetische Standard des Hauses und die Größe der Heizflächen müssen zu diesen Voraussetzungen passen. Allerdings ist eine Fußbodenheizung dafür ebenso wenig zwangsläufig erforderlich wie eine aufwendig gedämmte Fassade.

Ob ein Bestandsgebäude grundsätzlich die richtigen Voraussetzungen für eine Wärmepumpe mitbringt, können Hauseigentümer im ersten Schritt leicht selbst testen. Stellt an einem richtig kalten Tag die Vorlauftemperatur des vorhandenen Heizkessels auf 50 Grad Celsius ein und dreht die Thermostate der Heizkörper auf. Werden die Räume dann gemütlich warm, reichen Energiestandard und Heizflächen für den Betrieb einer Wärmepumpe aus. Wenn nicht, hilft es oft schon, die alten Radiatoren gegen neue Heizkörper mit größerer Oberfläche zu tauschen. Damit lässt sich die Vorlauftemperatur oft deutlich senken.

Allerdings müsst ihr bedenken: Nicht alles, was technisch machbar ist, ist auch wirtschaftlich. Letzten Endes ist das immer ein Rechenexempel. Hier hilft auf jeden Fall ein Energieberater.

Noch mehr Infos zum Thema: Wärmepumpe mit alten Heizkörpern kombinieren: Ist das sinnvoll? 

Was muss bei der Planung einer Wärmepumpe beachtet werden? 

Entscheidend ist, dass die Wärmepumpe zum Wärmebedarf des Gebäudes und seiner Nutzer passt. Der Heizungsinstallateur muss deshalb unbedingt die Heizlast berechnen. Das ist die Wärmezufuhr, die notwendig ist, um eine bestimmte Raumtemperatur zu erreichen und aufrecht zu erhalten. 

Die Heizlast ist unter anderem von der Lage des Gebäudes, dem energetischen Standard, vor allem der Gebäudehülle und der Nutzung der Räumlichkeiten abhängig. Die Ermittlung der Heizlast ist in der DIN-EN 12831 genormt. Aus der Heizlast ergibt sich die Auslegung der Heizungsanlage. 

Wenn die Heizlast einfach nur geschätzt oder auch die Leistung des alten Wärmeerzeugers ungeprüft als Richtgröße übernommen wird, kann das unangenehme Folgen haben: 

• Wenn die Wärmepumpe die errechnete Arbeitszahl nicht erreicht, fallen die Energiekosten höher als geplant aus. 
• Wird eine Wärmepumpe mit zu geringer Leistung eingebaut, dann kommt sie oft an die Grenze der Leistungsfähigkeit und nutzt sich schneller ab. Unter Umständen kann sie auch die erforderlichen Temperaturen nicht erreichen. 
• Eine überdimensionierte Wärmepumpe ist in der Anschaffung teurer als notwendig. Außerdem arbeitet sie in kurzen Laufzyklen. Der Fachmann spricht hier vom "Takten". Das Gerät springt an, produziert rasch die geforderte Wärmeleistung, schaltet wieder ab. Die Anlage verschleißt schneller. Dadurch erhöhen sich Wartungskosten und Störanfälligkeit.

Die Heizlastberechnung ist übrigens nicht nur sinnvoll, sondern auch Bedingung, wenn ihr bei einer Heizungserneuerung mit einer Wärmepumpe Fördermittel nutzen wollt. 

Neben der Auslegung der Wärmepumpe sind natürlich noch weitere Parameter in der Planung wichtig. Unter anderem müssen der Warmwasserspeicher und die Leistung der Umwälzpumpe richtig dimensioniert werden.   

Wie erkenne ich die Qualität einer Wärmepumpe? 

Das Energieeffizienz-Heizungslabel ist keine große Hilfe bei der Geräteauswahl, denn die Anlagen erreichen sehr ähnliche Effizienzklassen. Ihr könnt anhand des Labels jedoch den Stromverbrauch und die Lautstärke vergleichen. 

Außerdem solltet ihr auf das Gütesiegel der EHPA, der Europäischen Wärmepumpenvereinigung, achten. Mit dem Siegel werden serienmäßig hergestellte Heizwärmepumpen mit oder ohne Brauchwarmwassererwärmung bis zu einer Heizleistung von 100 kW ausgezeichnet, wenn sie bestimmte technische Anforderungen erfüllen. 

Außerdem steht das Siegel auch für ein kundenorientiertes Service- und Verantwortungsbewusstsein der Vertriebsorganisation. Eine Vertriebsfirma mit EHPA-Gütesiegel gibt eine zweijährige Vollgarantie, bietet einen 24-Stunden-Service an und garantiert, dass ihr zehn Jahre lang Ersatzteile erhalten könnt. 

Auch das Kältemittel ist einen Blick wert. Im Laufe der Zeit oder bei der Befüllung kann Kältemittel aus dem System austreten. Je nach Zusammensetzung kann das den Treibhauseffekt enorm verstärken und damit die Erderwärmung verstärken, die ja eigentlich durch den Einsatz der Wärmepumpe gebremst werden soll. 

Erkennbar ist das am sogenannte GWP, dem "Global Warming Potential", also dem "Erderwärmungspotenzial". Je niedriger der GWP-Wert ist, umso klimafreundlicher ist die Wärmepumpe. 

Was kostet eine Wärmepumpe?

Die Investition in eine Wärmepumpe ist nicht gerade günstig:

• Luft-Wasser-Wärmepumpen kosten circa zwischen 12.000 Euro und 25.000 Euro.
• Erdwärmepumpen inklusive Bohrung/Erdarbeiten sind ab rund 20.000 Euro zu haben.

Interessant ist auch die Betrachtung der Verbrauchskosten. Die sind abhängig von JAZ und Strompreis. Oft könnt ihr günstige Wärmepumpenstrom-Tarife nutzen.

Bei einem Strompreis von 32 Cent/kWh und einer JAZ von vier kostet 1 kWh Heizwärme zum Beispiel acht Cent. Hat die JAZ einen Wert von drei wären es knapp elf Cent; bei einem Strompreis von 20 Cent/kWh und einer JAZ von vier dagegen nur fünf Cent.

Möglicherweise kann es sich lohnen, eine neue Heizung zu mieten. Wenn ihr mehr dazu wissen wollt: "Heizung mieten statt kaufen: Lohnt sich das für mich?"

Gibt es Fördermittel für Wärmepumpen?

Seit dem 1. Januar 2021 ist die Heizungsförderung ein Teil der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG). Beim Bau eines KfW-Effizienzhauses gehört sie zum Gesamtpaket. In der Sanierung wird die Heizungsmodernisierung als Einzelmaßnahme gefördert. Diese Fördermittel werden als Investitionszuschuss von der Bundesanstalt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) bereitgestellt.

Wer sein älteres Haus mit einer Wärmepumpe ausstatten will, bekommt dafür folgende Fördergelder:

• beim Einbau einer Luft-Wasser-Wärmepumpe: 25 Prozent
• beim Einbau einer Wärmepumpe, die als Wärmequelle Wasser, Erdreich oder Abwasser nutzt, oder mit einem natürlichen Kältemittel betrieben wird: 30 Prozent
• beim gleichzeitigen Austausch einer funktionsfähigen alten Ölheizung oder einer funktionsfähigen mindestens 20 Jahre alten Gasheizung: zusätzlich zehn Prozent

Mehr zum Thema findet ihr hier: Förderung von Wärmepumpen: So kassiert ihr Zuschüsse vom Staat

Für wen lohnt sich der Kauf einer Wärmepumpe?

Vor allem beim Neubau von Einfamilienhäusern setzt sich die Wärmepumpe zunehmend als Heizsystem Nummer eins durch. Hier sind Wärmepumpen besonders geeignet, weil meist optimale Voraussetzungen für einen effizienten Betrieb gegeben sind bzw. im Bau geschaffen werden können. Hier ist der Heizwärmebedarf durch gute Dämmung und Lüftungsanlagen relativ gering, und die Heizflächen können so ausgelegt werden, dass sich die Heizung mit niedrigen Temperaturen betreiben lässt. Zum Beispiel ist das bei Fußboden- oder Wandheizungen der Fall. Gleichzeitig lässt sich durch den Einsatz einer Photovoltaik-Anlage der benötigte Strom aus regenerativen Energien gewinnen.

Bereits in jedem dritten Neubau wird heute laut dem Bundesverband Wärmepumpe e.V. eine elektrische Wärmepumpe als Heizsystem installiert. Bei der Modernisierung von Altbauten ist die Sache nicht ganz so eindeutig. Ob sich hier die Installation einer Wärmepumpe lohnt, ist von vielen Faktoren wie zum Beispiel der vorhandenen Dämmung und den bereits verbauten Heizkörpern abhängig. Doch egal ob Neu- oder Altbau, in beiden Fällen empfehlen wir vor der Anschaffung, den Rat eines Energieberaters einzuholen.

Mehr zum Thema findet ihr auch in diesem Artikel: Alte Heizung austauschen: Für wen es sich lohnt und was es kostet

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