Wärmepumpenheizung: Vorteile, Nachteile und Kosten auf einen Blick

Als Alternative zur fossilen Heizungssystemen gewinnen Wärmepumpenheizungen immer mehr an Bedeutung. Sie sind emissionsarm, brauchen keine fossilen Brennstoffe und stellen bis zu viermal mehr Wärme als eine direktelektrische Heizung zur Verfügung. Auch die Studie „Klimaneutrales Deutschland 2045“ der Stiftung Klima sieht in Wärmepumpen in privaten Haushalten eine vielversprechende Maßnahme auf dem Weg zur Klimaneutralität. Und viel wichtiger: im Gebäudeenergiegesetz (GEG) kommt Wärmepumpen eine Schlüsselrolle in der Wärmewende in Deutschland zu.  

Elektrisch betriebene Wärmepumpen haben aber noch einen weiteren Vorteil: Wie alle elektrisch betriebenen Geräte lassen sie sich an die eigene Photovoltaikanlage anbinden und mit selbst erzeugtem Solarstrom betreiben – so lassen sich die Heizkosten weiter reduzieren.

Wir haben in diesem Beitrag alle Infos rund um die Funktionsweise, Typen, Planung, Installation und Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpenheizungen für Sie zusammengestellt. 

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Wie funktioniert eine Wärmepumpenheizung?

Eine Wärmepumpe nutzt Umgebungsenergie – also die Wärmeenergie aus der Luft, der Erde oder dem Grundwasser – und bringt sie auf die benötigte Temperatur.  Der Wärmepumpe liegt das gleiche Prinzip wie beim Kühlschrank zugrunde. Einem Medium wird Wärme entzogen und einem Medium an anderer Stelle hinzugefügt.

Beim Kühlschrank wird der Luft, die sich im Kühlschrank befindet, Wärme entzogen und über die Kühlrippen an die Raumluft abgegeben. Mit dem gleichen Prinzip entziehen Wärmepumpen z. B. der Außenluft Wärme und geben sie dann an den Heizkreis der Fußbodenheizung ab.  

Die wichtigsten Kennzahlen der Wärmepumpenheizung

Wer sich ein bisschen mit Wärmepumpen beschäftigt, stößt immer wieder auf bestimmte Begriffe wie Wirkungsgrad, Jahresarbeitszahl und Leistungszahl. Im Folgenden erklären wir daher die wichtigsten Leistungskennzahlen von Wärmepumpen und was sie aussagen.

Jahresarbeitszahl (JAZ)

Die Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe sagt aus, wie effizient die Anlage in einer bestimmtem Gebäude mit bestimmten Nutzerverhalten die zugeführte Wärmeenergie auf ein höheres Temperaturniveau bringt. Wärmepumpen verwerten allerdings Energie aus zwei verschiedenen Quellen: 

• die Wärmeenergie aus der Umgebungswärme und 
• die elektrische Energie für den Betrieb der Wärmepumpe. 

Daher dient die Jahresarbeitszahl als eine wichtige Leistungskennzahl. Sie sagt aus, wie viel Wärmeenergie (in kWh) die Wärmepumpe mit der eingesetzten elektrischen Energie (in kWh) erzeugen kann. 

Beispiel: Eine Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 4 setzt 1 kWh elektrische Energie ein, um 4 kWh Wärmeenergie bereitzustellen. Im englischen Sprachgebrauch wird die Jahresarbeitszahl auch als seasonal coefficient of performance (SCOP) bezeichnet.

Leistungszahl/COP

Die Leistungszahl oder coefficient of performance (COP) gibt an, wie viel Wärmeleistung eine Wärmepumpe bei bestimmten Bedingungen aus der zugeführten elektrischen Leistung bereitstellen kann. Im Gegensatz zur Jahresarbeitszahl gilt der COP aber nicht für die gesamte Anlage (also eine Wärmepumpe in einem bestimmten Gebäude), sondern nur für die Wärmepumpe selbst. Daher dient die Leistungszahl insbesondere dazu, die Wärmepumpen unterschiedlicher Hersteller miteinander vergleichbar zu machen. 

Der coefficient of performance (COP) wird für verschiedene Paarungen von Wärmequellen (also z. B. Außentemperaturen, d. h.  in Europa meist 7 °C, 2 °C und -7 °C) und Wärmesenkentemperaturen (also Heizkreistemperaturen, meist 35 °C) angegeben.
 

Welches Kältemittel für die Wärmepumpenheizung?

Genau wie Kühlschränke und Auto-Klimaanlagen nutzen auch Wärmepumpen ein Kältemittel, welches das Temperaturniveau der aufgenommenen Wärmeenergie durch Verdampfen und Verdichten anhebt. Am weitesten verbreitet sind dabei sogenannte HFKW-Kältemittel. Diese teilfluorierten Kohlenwasserstoffe gelten als umwelt- und klimaschädlich. Daher sollen sie auf einen internationalen Beschluss aus dem Jahr 2015 schrittweise durch natürliche Kältemittel ersetzt werden.

Die sogenannte F-Gas-Verordnung legt fest, dass bis 2030 nur noch ein Fünftel der HFKW-Kältemittel gegenüber 2015 verkauft werden dürfen. Sobald klimafreundliche Alternativen flächendeckend umsetzbar sind, sollen HFKW-Kältemittel verboten werden.

Als natürliche Alternative zu HFKW-Kältemitteln wird derzeit vor allem R290 eingesetzt. R290 (Propan) ist nachhaltiger und klimafreundlicher als synthetische Kältemittel. Zudem ist es aufgrund seiner niedrigen Siedetemperatur und dem geringen Verflüssigungsdruck sehr effizient. 

In industriellen Anlagen kommen teilweise auch Kältemittel auf Basis von Ammoniak (NH3) oder Kohlendioxid (CO2) zur Anwendung. Diese Stoffe eignen sich allerdings nicht für Wärmepumpenheizungen in Privathaushalten. 
 

Welche Wärmepumpen-Typen gibt es?

Es gibt drei verschiedene Arten von Wärmepumpen. Sie unterscheiden sich im Wesentlichen darin, woher sie die Energie für die Wärmeerzeugung nehmen. Das folgenden Bild gibt Ihnen einen Überblick. Im Folgenden erklären wir Ihnen die drei Typen genauer.

1. Luft-Wasser-Wärmepumpen

Luft-Wasser-Wärmepumpen entziehen der Außenluft einen Teil ihrer Wärme. Die Ventilatoren sorgen dabei für einen ausreichend großen Massenstrom, da dieser rein durch Naturkonvektion in diesen Baugrößen nicht zu erreichen wäre. Die leicht abgekühlte Luft wird anschließend wieder an die Umgebung abgegeben.

Dieses System funktioniert selbst im Winter, allerdings muss in der kalten Jahreszeit mehr Strom für den Motor des Kompressors bereitgestellt werden. Bei besonders niedrigen Temperaturen reicht die Umgebungsluft als einzige Wärmequelle teilweise nicht mehr aus.

Es gibt spezielle Kältemittel, die auch bei niedrigen Temperaturen vergleichsweise effizient hohe Vorlauftemperaturen erlauben, z. B. R290 (Propan). Zusätzlich sind Wärmepumpen mit einem Heizstab ausgestattet, mit dem sie direktelektrisch Wärme erzeugen können. 

Aufgrund des geringen Installationsaufwandes zählen Luft-Wasser-Wärmepumpen zu den beliebtesten Wärmepumpen. 

2. Erd-Wärmepumpen (Sole-Wasser-Wärmepumpen)

Erd-Wärmepumpen beziehen die Umweltwärme aus dem Erdboden. Dazu werden unterhalb der Frostgrenze Erdkollektoren oder Erdsonden verlegt, die die Wärme über ein Wärmeträgermedium zum Heizkreis transportieren.

Das Wärmeträgermedium nimmt die thermische Energie aus dem Boden auf und gibt sie an die angeschlossene Erdwärmepumpe weiter, bevor die Wärme (z. B. über die Fußbodenheizung) an den Raum abgegeben wird.

Da die Temperatur im Erdboden bereits ab einer Tiefe von 1 bis 2 Metern ganzjährig unabhängig von der Außenlufttemperatur ist, können Sie diese Wärmequelle zu jeder Jahreszeit mit der gleichen Arbeitszahl nutzen. 

3. Wasser-Wasser-Wärmepumpen

Bei Wasser-Wasser-Wärmepumpen dient das Grundwasser als Energiespeicher. Grundwasser hat das ganze Jahr über konstante Temperaturen zwischen 7 und 12 Grad Celsius und liefert so beständig Energie, die zum Heizen oder für die Warmwasserbereitung genutzt werden kann.

Wasser-Wasser-Wärmepumpen können daher ganzjährig und unabhängig von der Außentemperatur mit der gleichen Effizienz genutzt werden. 

Zu bedenken ist: Grundwasser oder Erdreich haben bei warmen Außenlufttemperaturen, z. B. in der Übergangsjahreszeit, erhebliche Effizienznachteile gegenüber Luft-Luft- oder Luft-Wasser-Wärmepumpen. 
 

Kostenübersicht verschiedener Wärmepumpenarten für ein Einfamilienhaus

Anmerkung: Alle Angaben in der Tabelle sind grobe Richtwerte, die Ihnen einen ersten Eindruck geben sollen. Preise können sich je nach Anbieter unterscheiden. Wie viel Sie für die einzelnen Kostenanteile einplanen müssen, hängt zudem von der Größe und Bauart Ihres Hauses, von den Gegebenheiten des Grundstücks und nicht zuletzt von der Wärmepumpe selbst ab.

Eine professionelle Planung und Installation der Wärmepumpe hilft Ihnen, unnötige Kosten zu vermeiden.

In den letzten Jahren lagen die Kosten für den Einbau einer Wärmepumpe in einem Einfamilienhaus mit Umfeldmaßnahmen (z. B. Anpassungen an Heizkreis und Heizflächen) vor Förderung meist bei ca. 30.000 – 50.000 Euro.

Wie groß muss meine Wärmepumpenheizung sein?

Die Berechnung der passenden Wärmepumpe ist Expertensache, da viele verschiedene Faktoren eine Rolle spielen. Besonders wichtig für den effizienten Wärmepumpenbetrieb ist die Vorlauftemperatur der Wärmepumpe. Viele Hersteller von Wärmepumpen bieten ihren Installateuren Auslegungswerkzeuge an.

Die Vorlauftemperatur ist die Temperatur, auf die das Heizungswasser mithilfe der Wärmepumpe erwärmt wird, bevor es in die Rohre des Heizkreises strömt. Für einen effizienten Betrieb der Heizung sollte der Heizkreis mit möglichst niedriger Vorlauftemperatur betrieben werden.

Die Vorlauftemperatur hängt vom flächenbezogenen Wärmebedarf des Gebäudes (der eine Funktion des Dämmzustands der Gebäudehülle ist) und der Leistung der Wärmeübertragerflächen (als der Größe der Heizkörper oder Länge der Fußbodenheizung) ab. 

Als eine Faustregel für die Abschätzung der benötigten Wärmepumpenleistung wird folgende Formel verwendet: 

Wohnfläche in m² x flächenbezogener Wärmebedarf in W/m² = benötigte Heizleistung

Für einen effizienten Betrieb ist es wichtig, dass der Stromverbrauch der Wärmepumpe im richtigen Verhältnis zur erzeugten Wärmeenergie steht. Dieses Verhältnis wird über die bereits weiter oben in diesem Beitrag erklärte Jahresarbeitszahl (JAZ) angegeben und mit der folgenden Formel errechnet: 

JAZ = Heizwärmebedarf (kWh) : Jahresstromverbrauch (kWh)  

Die JAZ wird in der Praxis als Kennziffer folgendermaßen genutzt: Je höher der Wert ist, desto effizienter ist eine spezifische Anlage in einem spezifischen Gebäude. 

Wir empfehlen, die Auslegung einer Wärmepumpe unbedingt einem Fachbetrieb zu überlassen.

Nachhaltigkeit von Wärmepumpen und Rolle in der Energiewende

Der flächendeckende Einsatz von Wärmepumpenheizungen ist für das Gelingen der Energiewende unverzichtbar. Nicht umsonst haben sich Bund und Länder im Oktober 2023 auf das Gebäudeenergiegesetz geeinigt, nach dem neu gekaufte und installierte Heizungsanlagen ab dem 1. Januar 2024 zu mindestens 65 % erneuerbare Energien nutzen müssen.

Wärmepumpen sind vor allem deshalb nachhaltiger als konventionelle Heizsysteme, weil sie keine fossilen Brennstoffe benötigen. Anstelle von Öl, Gas oder Kohle nutzen sie die unbegrenzt verfügbare Umgebungsenergie für die Wärmegewinnung sowie elektrische Energie für den Betrieb von Verdichter, Gebläse und Pumpen.

Selbst wenn die Wärmepumpe ausschließlich mit Netzstrom betrieben wird, ist ihre CO2-Bilanz deutlich besser als die von Öl- oder Gasbrennkesseln. Noch klimafreundlicher werden Wärmepumpen, wenn sie anstatt mit Netzstrom mit Solarstrom aus der eigenen Photovoltaikanlage betrieben werden.
 

Ein weiterer Aspekt im Bereich Nachhaltigkeit ist, dass Wärmepumpen um ein Vielfaches effizienter heizen als konventionelle Heizsysteme. Gas- und Ölheizungen haben in der Regel einen Wirkungsgrad zwischen 80 und 90 %. Das heißt, die beim Verbrennungsprozess entstehende Energie wird zu 80–90 % in nutzbare Heizwärme umgewandelt. Wärmepumpen arbeiten nicht mit Verbrennung, sondern mit Verdampfung bzw. Verdichtung. Dadurch ergeben sich Verhältnisse von eingesetzter elektrischer Energie zu Wärme zwischen 300 und 500 % (JAZ 3–5) bei Wärmepumpenheizungen.

Wann lohnt sich eine Wärmepumpenheizung?

Wärmepumpenheizungen lohnen sich vorrangig für gut gedämmte Häuser, da diese einen niedrigeren Wärmebedarf haben und in der Regel eine niedrigere Vorlauftemperatur zum Beheizen der Räume ausreichend ist. 

Auch die Größe des Hauses spielt eine Rolle. Bei kleineren Einfamilienhäusern amortisiert sich die Luft-Wasser-Wärmepumpe sehr oft in Kombination mit einer Photovoltaikanlage, die einen Teil der benötigten elektrischen Antriebsenergie zuliefert. 

In größeren Häusern empfehlen sich oftmals Erdwärmepumpen. Dank konstanter Temperaturen erbringen sie konstante Leistung, sodass meist keine oder nur wenig zusätzliche Wärme aus nicht-regenerativen Quellen zugeführt werden muss.

Zwar ist der Aufwand für die Erschließung deutlich größer, dafür amortisieren sich diese Kosten gerade bei Gebäuden mit höherem Wärmebedarf durch die gleichbleibende Temperatur der Wärmequelle in der kalten Jahreszeit und die daraus resultierende höhere JAZ wieder. 
 

Vorteile von Wärmepumpen auf einen Blick

Viele Menschen planen bei ihrem Neubau mittlerweile von vornherein eine Wärmepumpe ein. Die Heiztechnologie bietet zahlreiche Vorteile. Fossile Brennstoffe werden knapper – und immer teurer. Durch die Nutzung von frei verfügbarer Umgebungswärme machen Sie sich unabhängiger von Gas und Öl. Je mehr Energie Sie aus der Umwelt gewinnen, desto unabhängiger werden Sie von fossilen Brennstoffen. Viele Wärmepumpenheizungen lassen sich mittlerweile auch zum Kühlen oder Klimatisieren der Wohnräume nutzen. So können Sie Ihr Haus heizen und kühlen – günstig und nachhaltig mit nur einem Gerät. Für eine Wärmepumpenheizung brauchen Sie keine fossilen Brennstoffe, darüber hinaus stößt eine elektrische Wärmepumpe kein CO₂ aus. Damit punkten Wärmepumpen in Sachen Nachhaltigkeit, wenn sie überwiegend mit erneuerbarem Strom (z. B. aus Photovoltaik) betrieben werden. Der Staat fördert den Einbau von Wärmepumpenheizungen. Das senkt die Anschaffungs- und Installationskosten. Mögliche Förderungen für Wärmepumpen führen wir weiter unten für Sie auf.

Haben Wärmepumpenheizungen auch Nachteile?

Eine Herausforderung für viele Eigenheimbesitzer*innen sind die hohen Anschaffungskosten einer Wärmepumpenheizung. Diese liegen oft deutlich über den Kosten für eine vergleichbare Gas- oder Ölheizung. Bei Erd- oder Wasser-Wärmepumpen sind zudem die Erschließungsarbeiten sehr aufwendig, weil tief ins Erdreich gebohrt oder gegraben werden muss. 

Bei Luft-Wasser-Wärmepumpen kann es sein, dass diese an sehr kalten Tagen mit ihrem Heizstab zuheizen müssen, was zu höheren Stromkosten als im Wärmepumpenbetrieb führt. Das gilt insbesondere für ältere oder sehr große Häuser. 

Grundsätzlich können Wärmepumpen in jedem Bestandsgebäude eingesetzt werden. Ein paar grundlegende Dinge sollten jedoch beachtet werden: So amortisieren sich in Gebäuden mit Wärmepumpen flankierende Energieeffizienzmaßnahmen an der Gebäudehülle – also z. B. der Einbau neuer Fenster oder eine Wärmedämmung der Fassade – meist eher als in Häusern mit konventionellen Heizungssystemen. Inwiefern diese Faustregeln aus den letzten Jahren nun für die neue Realität mit deutlich höheren Energiepreisen und ambitionierterer Klimapolitik gelten, muss sich erst noch zeigen.   

Ein weiterer möglicher Nachteil kann die lange Wartezeit bei der Planung und Installation sein. Die Nachfrage nach Wärmepumpen ist hoch – wer sich heute für eine Wärmepumpe entscheidet, muss oft mehrere Monate warten, bis das Gerät geliefert worden und ein Fachbetrieb für die Installation gefunden ist. 

Da nun nicht mehr die Herstellung von Wärmepumpenheizungen begrenzend wirkt, sondern insbesondere die Installationskapazität, sind andere Heizungssysteme in ähnlichem Umfang von dieser Problematik betroffen. 

Gibt es Förderungen für Wärmepumpenheizungen?

Wenn Sie sich für den Einbau einer Wärmepumpenheizung entscheiden, dann können Sie von staatlichen Wärmepumpen-Förderungen profitieren. 

KfW-Förderprogramme 

Die KfW vergibt Kredite für den Einbau von Wärmepumpen  – sowohl im Altbau als auch im Neubau. Wichtig ist, dass Sie den Antrag stellen, noch bevor Sie mit dem Einbau beginnen. 

Tipp: Zusätzlich wird es mit 5 % der anrechenbaren Kosten gefördert, wenn Sie eine Wärmepumpenheizung mit einem natürlichen Kältemittel (z. B. Propan R290) installieren. 

Genehmigung und rechtliche Aspekte: Müssen Wärmepumpenheizungen genehmigt werden?

Kauf, Installation und Betrieb einer Wärmepumpe sind grundsätzlich nicht genehmigungspflichtig. Je nach Wärmepumpenart kann es aber sein, dass die Vorbereitungsarbeiten für die Wärmepumpe genehmigt werden müssen.

Für Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind Brunnenbohrungen nötig, da diese das Grundwasser als Wärmequelle nutzen. Sole-Wasser-Wärmepumpen arbeiten mit Erdsonden, da sie Heizwärme aus dem Erdreich generieren. Ob die bauliche Vorbereitung genehmigungspflichtig ist, kommt meist auf die Tiefe der Bohrungen an. Tiefenbohrungen werden in einigen Regionen Deutschlands nicht genehmigt, um Bodenerosion zu vermeiden. In jedem Fall sollten Sie sich im ersten Planungsschritt beim Bauamt bzw. beim Grundwasseramt erkundigen, ob Tiefenbohrungen auf Ihrem Grundstück möglich sind.

Für Luft-Wasser-Wärmepumpen ist keine Genehmigung erforderlich, da sie die Außenluft als Wärmequelle nutzen. Aber auch wenn die Wärmepumpe sehr kompakt ist und nur geringe Geräusche verursacht, sollten Sie vor der Installation mit Ihren Nachbarn sprechen, um sicherzustellen, dass sich niemand durch die Optik und den Betrieb des Außengeräts gestört fühlt. 
 

Wie sinnvoll ist die Kombination von Wärmepumpenheizung und Photovoltaik?

Elektrische Wärmepumpen lassen sich problemlos in eine Photovoltaikanlage integrieren, unabhängig davon, ob Sie eine neue Anlage planen oder bereits eine Solaranlage auf dem Dach haben. Der Vorteil liegt auf der Hand: Wenn Sie Ihren Strombedarf zumindest teilweise über die eigene PV-Anlage decken, können Sie auch Ihre Wärmepumpe noch günstiger und nachhaltiger betreiben. 

Zu diesem Thema empfehlen wir den folgenden Beitrag: Wärmepumpe mit Photovoltaik verbinden: Was muss ich beachten?