Wärmepumpen schonen das Klima, denn sie beziehen je nach Konfiguration rund dreiviertel der Energie zum Heizen aus der Umwelt. Die gängigsten Wärmequellen sind Luft, Erdreich und Grundwasser. Um die kostenlose Umweltwärme nutzbar zu machen, benötigen Wärmepumpen lediglich einen kleinen Anteil Strom für Antrieb und Pumpe. Technik, rechtliche Vorgaben und Kosten unterscheiden sich danach, ob die Energie der Luft, Erde oder dem Wasser entzogen wird.

Wärmepumpe: Umgekehrtes Prinzip eines Kühlschranks

Wenn es draußen richtig kalt wird, ist es nur eine Frage der Zeit, bis man auch drinnen friert. Denn Wärme bewegt sich immer entlang eines Temperaturgefälles, vom Wärmeren zum Kälteren. Diesem scheinbar unumgänglichen Naturgesetz schlägt die Wärmepumpe ein Schnippchen. Mit ihr ist es möglich, Wärme entgegen dem Temperaturgefälle zu verschieben, also vom Kalten ins Wärmere. Wie das geht? Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ist im Prinzip identisch mit der eines altbekannten Alltagsgerätes: dem Kühlschrank. Während der Kühlschrank allerdings seinem Innenraum die Wärme entzieht und nach draußen abgibt, entzieht die Wärmepumpe dem Außenbereich die Wärme und gibt sie als Heizenergie an das Haus ab. Die Wärmepumpe macht sich dafür ein physikalisches Prinzip, den so genannten Joule-Thomson-Effekt zunutze. Neben der Heizfunktion vermag es die Wärmepumpe in Verbindung mit einer Flächenheizung aber auch Gebäude zu kühlen und daher ist sie der Joker für die Wärmewende.

Wärmequellen

Sonstige

Wärmepumpe: Geniale Technik - einfach erklärt!

Eine Wärmepumpen-Heizungsanlage besteht aus drei Teilen: der Wärmequellenanlage, die der Umgebung der benötigte Energie entzieht; der eigentlichen Wärmepumpe, die die gewonnene Umweltwärme nutzbar macht; sowie dem Wärmeverteil- und Speichersystem, das die Wärmeenergie im Haus verteilt oder zwischenspeichert. Der technische Prozess läuft dabei in drei Schritten ab.

Funktionsprinzip Wärmepumpe

Geschichte der Wärmepumpe

Die Entwicklung der Wärmepumpentechnologie geht bis ins 19. Jahrhundert zurück: Der Franzose Nicolas Carnot veröffentlichte 1824 erste Grundsätze zum Wärmepumpenprinzip. Gut 100 Jahre später gingen in Zürich die ersten größeren Wärmepumpenanlagen zur Beheizung von Gebäuden in Betrieb. Im Jahr 1969 schloss Klemens Oskar Waterkotte die erste Erdwärmepumpe in Deutschland an. Seitdem haben sich Wärmepumpen zur Raumheizung und für die Warmwasserbereitung zu einer ebenso zuverlässigen wie umweltfreundlichen Heizungsvariante entwickelt. Dank der jahrelangen Erfahrungen wird die Technologie zudem durch Innovationen ständig weiter entwickelt.

Schritt 1: Gewinnung

In der Wärmequellenanlage zirkuliert eine Flüssigkeit, häufig eine Sole, d.h. Wasser, das mit Frostschutzmittel versetzt ist. Die Flüssigkeit nimmt die Umweltwärme, z.B. aus dem Erdreich oder dem Grundwasser, auf und transportiert diese zur Wärmepumpe. Eine Ausnahme bilden Luft-Wärmepumpen. Diese saugen über einen Ventilator die Außenluft an, die der Wärmepumpe die Umgebungswärme zuführt.

Schritt 2: Nutzbarmachung

In der Wärmepumpe befindet sich ein weiterer Kreislauf, in dem ein so genanntes Kältemittel zirkuliert. In einem Wärmetauscher, dem Verdampfer, wird die Umweltenergie von dem ersten Kreislauf auf das Kältemittel übertragen, das dadurch verdampft. Bei Luftwärmepumpen erhitzt die Außenluft das Kältemittel. Der Kältemitteldampf wird nun zu einem Verdichter/Kompressor weitergeleitet. Dadurch hebt sich das Temperaturniveau des gasförmigen Kältemittels, es wird also heißer. In einem weiteren Wärmetauscher, dem so genannten Verflüssiger, wird das unter hohem Druck stehende, heiße Kältemittelgas nun kondensiert, wobei es seine Wärme wieder abgibt. Anschließend wird das verflüssigte Kältemittel zu einer Drossel, in der der Druck des Kältemittels wieder verringert wird, geleitet. Das nun flüssige, entspannte Kältemittel wird schließlich zum Verdampfer zurückgeführt.

Schritt 3: Beheizung

In dem zu beheizenden Gebäude befindet sich nun das Wärmeverteil- und Speichersystem. Darin zirkuliert als Heizmedium in der Regel Wasser. Dieses Wasser nimmt die Wärme, die das Kältemittel im Verflüssiger abgibt, auf und leitet dieses entweder zu einem Verteilersystem, wie z.B. Flächenheizungen oder Heizkörpern, oder zu einem Heizungspuffer- bzw. Warmwasserspeicher.

„Hinweis: Bei niedriger Vor- und Rücklauftemperatur und einer daraus resultierenden angemessenen Temperaturspreizung kann die Wärmepumpe besonders energieeffizient, d.h. mit möglichst hoher Jahresarbeitszahl (JAZ) arbeiten. Insbesondere Niedertemperaturheizungen arbeiten daher ideal in Verbindung mit einer Wärmepumpe, da sie die Wärme auf wirtschaftliche Art und Weise zur Verfügung stellen und dadurch niedrige Vorlauftemperaturen zwischen 30 und 35 °C nutzen. Zudem kann in Verbindung mit dem Flächenheizsystem auch gekühlt werden (siehe „Kühlen mit der Wärmepumpe“). Erkundigen Sie sich hier über innovative Flächenheiz- und –kühlsysteme.

Rund 35 Prozent des deutschen Energieverbrauchs entfällt auf die Bereitstellung von Raumwärme und Warmwasser in Gebäuden. Etwa 40 Prozent aller CO2-Emissionen entstehen in diesem Bereich. Das liegt maßgeblich daran, dass die meisten Heizanlagen in Bestandsgebäuden unzureichend effizient arbeiten oder überaltert sind. Warum fossiles Öl oder Gas bei 1.000 °C verbrennen, um ein Haus auf 20 °C zu temperieren? Hohe Verluste sind dabei unvermeidbar. Der Heizungstausch mit Wärmepumpe ist eine Möglichkeit, den CO2-Ausstoß im Gebäudesektor erheblich zu reduzieren und den Wert bestehender Gebäude langfristig zu erhalten.

Mit der aktuellen staatlichen Förderung können Sie Ihren Heizungstausch noch einfacher realisieren: 

Wärmepumpe und Flächenheizung für die energetische Sanierung von Bestandsgebäuden

Für die bestmögliche Effizienz der Wärmepumpe bietet ihr Einsatz in Kombination mit einem Flächenheizsystem ein großes Potenzial im Altbau. Wenn der Fußboden für eine Fußbodenheizung ungeeignet ist, bietet es sich an, die Wärmepumpe mit einer Flächenheizung zu kombinieren. Im Altbau sind darum Flächenheizungen an Wänden oder der Decke eine gute Lösung, um effizient zu heizen. Außerdem kann mit diesem Heizverteilsystem auch gekühlt werden.

Wichtig ist bei Modernisierungsprojekten die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Planer oder Installateur, den Sie in unserer Fachpartnersuche postleitzahlengenau recherchieren können. Erfahrene Wärmepumpen-Profis klären im Rahmen eines unverbindlichen Besichtigungstermins die Voraussetzungen des Hauses und des Grundstücks und erstellen Ihnen auf dieser Basis ein unverbindliches Angebot.

Die Checkliste dient als Grundlage für das Angebot Ihres Planers/Installateurs. Drucken Sie die Checkliste aus und bringen Sie sie zum Beratungs-Termin mit.

Sie sparen Geld durch effiziente Technologie:

Wärmepumpen funktionieren bei sachgerechter Planung hocheffizient. Da sie die kostenlose Umweltwärme nutzen, sinken Ihre die jährlichen Heizkosten - unter günstigen Voraussetzungen um bis zu 50 Prozent.

Sie sind unabhängig von Rohstoffimporten:

Mit einer Wärmepumpe machen Sie sich unabhängig vom Import fossiler Rohstoffe aus oftmals unsicheren Ländern oder sogar Krisengebieten.

Sie sind flexibel durch vielseitige Technik:

Mit den meisten Wärmepumpensystemen können Sie nicht nur heizen, sondern auch kühlen, Warmwasser bereitstellen und sogar energiesparend lüften.

Sie erfüllen heute schon die gesetzlichen Anforderungen von morgen:

Um ihre selbstgesteckten Klimaziele zu erreichen, verschärft die Politik ständig die energetischen Anforderungen an Neu- und Altbauten. Mit einer modernen Wärmepumpe können Sie diesen Anforderungen gerecht werden.

Sie sparen Platz und Wartungsarbeiten:

Lagerraum für Brennstfoff brauchen Sie mit strombasierten Wärmepumpen nicht. Da sie vor Ort keine Emissionen produzieren, benötigen Sie auch keinen Schornstein oder Schornsteinfeger.

Steigern Sie den Wert Ihrer Immobilie:

Die Wärmepumpe ist modernste Technik, die nachhaltig Energie und Geld spart und den Wohnkomfort erhöht - es gibt kaum eine bessere Investition in Ihre eigenen vier Wände. Der Wiederverkaufswert steigt und Sie haben bereits für die nachfolgenden Generationen vorgesorgt.

Wärmepumpen verursachen keine CO2-Emissionen vor Ort:

Da Wärmepumpen keinen Brennstoff verbrauchen, verursachen sie auch keine Emissionen. Diese fallen lediglich bei der Produktion des Stroms an, mit dem die Wärmepumpe betrieben wird – und dieser wird zunehmend umweltfreundlich erzeugt. Wird der Strom aus regenerativen Quellen gewonnen, arbeitet die Wärmepumpe CO2-neutral.

Wärmepumpen nutzen regenerative Energien:

Die Vorräte an Umweltwärme sind quasi unendlich. Denn sie werden durch die Sonne und durch chemische Prozesse im Erdinneren ständig wieder aufgefüllt.

Wärmepumpen liefern einen Beitrag zum globalen Klimaschutz:

Durch ihre hohe Effizienz sparen Wärmepumpen beträchtliche Massen an Treibhausgasen ein. Da sie ohne Verbrennungsprozesse funktionieren, produzieren sie keine klimaschädlichen Gase oder Rußpartikel.

Wärmepumpen können mit grünem Strom betrieben werden:

Der Umbau unserer Stromversorgung ist in vollem Gange. Je umweltfreundlicher der Strom produziert wird, desto umweltfreundlicher wird zwangsläufig die Wärmepumpe – und das sogar in Bestandsgebäuden. Die Wärmepumpe ist das einzige Heizsystem, das durch die Energiewende im Strombereich auch immer ökologischer wird.

Wärmepumpen helfen, begrenzte Ressourcen zu schonen:

Die weltweiten Brennstoffvorräte sind begrenzt. Ihre Erschließung ist technisch aufwändig und mit massiven Eingriffen in die Natur verbunden. Umweltwärme steht in unendlicher Menge zur Verfügung. Damit spart die Wärmepumpe große Mengen an Primärenergie ein, da sie nur einen kleinen Anteil Strom zum Antrieb benötigt – der zudem zunehmend aus erneuerbaren Quellen stammt.