1. Welche Wärmepumpe passt zu mir?

Eine Wärmepumpe als Wärmeerzeuger einzusetzen bedeutet, der Umwelt Energie in Form von Wärme zu entziehen, sie unter Ausnutzung physikalischer Gesetze sowie durch den Einsatz von Strom auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen und dieses dann an den Heizkreislauf zu übertragen. Wie und wo diese Umweltenergie entzogen wird, bestimmt die Art der installierten Wärmepumpe. Klassischerweise werden vier Arten unterschieden: Luftwärmepumpe, Grundwasserwärmepumpe, Erdwärmesonde, Erdwärmekollektoren. Die Quelltemperatur und deren Veränderlichkeit im Jahresverlauf beeinflusst die Effizienz des Systems. Daher ist es wichtig, die örtlichen Gegebenheiten zu analysieren und darüber zu entscheiden, welcher Typ Wärmepumpe geeignet ist und kosteneffizient installiert werden kann. Grundwasserwärmepumpen und Erdwärmesonden oder -kollektoren erfordern Bohrungen, sind i.d.R. kostspielig und ziehen entsprechende Genehmigungsverfahren mit sich. Über den Jahresverlauf haben sie aber stabile Quelltemperaturen. Im Bestand werden sie deshalb seltener nachträglich verbaut und eher bei Neubauvorhaben geplant und erschlossen. 

Beim Heizungstausch in Bestandsgebäuden fällt häufig die Wahl auf die Luftwärmepumpe, welche die Außenluft als Wärmequelle nutzt. Dieses System muss im Betrieb mit großen Temperaturschwankungen umgehen und Unterschiede der Quellentemperatur in Abhängigkeit von der Außenluft, zwischen -10 und +20° C überwinden. Insbesondere in Bestandsgebäuden ist sie jedoch relativ einfach nachzurüsten, denn es bedarf lediglich einem Aufstellort mit ausreichend Luftzirkulation. In der Praxis eignen sich dafür oft Stellflächen im Vorgarten, auf dem Flachdach oder einem Vordach. Lediglich der Abstand zu den Innengeräten (meist im Keller, aber auch auf dem Dachboden montiert) sollte nicht zu groß sein. Außerdem müssen bei bestimmten Kältemitteln Abstandsvorschriften zu offenen Kellerschächten oder -fenstern sowie Vorgaben des Lärmschutzes bzw. ggf. Abstände zu Nachbargebäuden eingehalten werden. Dies regelt die jeweilige Landesbauordnung.

Wärmepumpen - ein geniales Prinzip!

Wärmepumpen begeistern uns schon lange. In einem Interview teilt Peter Klafka seine Begeisterung für sein Hobby und entkräftet einige Vorurteile, die sich immer noch hartnäckig halten. 

2. Wie funktioniert die Wärmepumpe?

Die der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser entzogene Energie wird auf ein geeignetes Kältemittel übertragen, zum Beispiel Propan. Dieses hat die Eigenschaft, schon bei geringen Temperaturen zu verdampfen, also vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand überzugehen. Das entstandene Gas wird durch den Kompressor der Wärmepumpe verdichtet und in den Wärmetauscher geleitet, um dort an das umfließende Wasser des Heizsystems abgegeben zu werden. 

Übrigens: Fast jeder Haushalt betreibt bereits eine oder mehrere Wärmepumpen: Den Kühlschrank. Das Funktionsprinzip ist genau das gleiche - nur andersrum. Dem Inneren des Kühlschranks wird Wärme entzogen und über die Kühlrippen nach außen transportiert, was dort als Abwärme spürbar ist.

Mit dem Einsatz elektrischer Energie für den Betrieb des Kompressors entstehen die Betriebskosten für die Wärmepumpe. Je nachdem, wie hoch das notwendige und gewünschte Temperaturniveau für den Heizungsvorlauf ist, wird mehr oder weniger Strom für den Antrieb des Kompressors gebraucht. Das Geniale: Die entnommene Wärme aus der Umgebung reicht aus, das eingesetzte Kältemittel in den gasförmigen Zustand zu bringen. Bei der Komprimierung dieses Gases wird Wärme frei, die das Wasser für den Heizungsvorlauf erwärmt. So kann die Wärmepumpe aus nur einer Kilowattstunde Strom mehrere Kilowattstunden Wärme bereitstellen. Je mehr Strom dabei aus einer eigenen Solaranlage genutzt werden kann, desto geringer fällt der Strombezug aus dem Netz für die Wärmeversorgung mit einer Wärmepumpe aus. 

3. Effizienz im Detail: COP und JAZ

Das Wichtigste beim Betrieb einer Wärmepumpe ist die Effizienz. Diese wird anhand verschiedener Faktoren gemessen. Zentral sind die Begriffe COP - Coefficient of Performance und JAZ - Jahresarbeitszahl. Bei beiden gilt: Je geringer die benötigte Vorlauftemperatur ist, desto größer ist der COP oder die JAZ und desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Doch worin unterscheiden sich diese beiden Leistungskennzahlen?

Was ist der COP-Wert? 

Der COP gibt das Verhältnis von Wärmeleistung und der dazu erforderlichen Antriebsenergie (Strom) zu einem exakten Zeitpunkt an. Er wird vom Hersteller für seine Geräte berechnet und gibt das Temperaturniveau der Wärmequelle als “Buchstaben” in °C (B für Erdreich, W für Grundwasser, A für Luft) im Verhältnis zum Wert der Vorlauftemperatur für die Raumheizung an. Die regulatorischen Details werden in der Norm EN 14511 geregelt. Das folgende Beispiel verdeutlicht den COP-Wert: 

Berechnung des COP: Um bei 15 kW Wärmeleistung die Temperatur des Arbeitsmittels von 0 °C auf 35 °C anzuheben, werden 3,75 kW elektrische Energie und 11,25 kW thermische Energie aus dem Erdreich oder der Luft eingesetzt. Die Berechnung: 11,25+3,75 = 15. Dann 15 / 3,75 = 4. Der COP-Wert dieser Anlage wird mit 4 angegeben und der Hersteller schreibt: B 0°C / W 35°C = 4, oder kürzer: B0/W35 = 4. Bei größeren Anlagen und großen Gebäuden mit viel zu beheizender Fläche kann man den COP-Wert durch eine Reihenschaltung mehrerer Wärmepumpen (Kaskade) verbessern.

In der Regel haben aufgrund der vergleichsweise stabilen Quellentemperaturen Erdsonden und Grundwasserwärmepumpen bessere COP-Werte als Luftwärmepumpen. 

Was ist die JAZ?

Die Jahresarbeitszahl (JAZ) der Wärmepumpe beschreibt das Verhältnis von tatsächlich produzierter Wärme zum eingesetzten Strom und damit die Effizienz der Wärmepumpe im Jahresverlauf. Eine JAZ von “3” bedeutet, dass mit einer Kilowattstunde Strom, drei Kilowattstunden Wärme umgewandelt werden können. Beträgt die JAZ “4”, können vier kWh thermische Energie aus einer kWh elektrischer Energie umgewandelt werden. 

Wärmepumpe und PV-Anlage 

Um den Strom für die Wärmepumpe teilweise selbst zu erzeugen, denken viele Betreiber:innen über die Kombination mit einer PV-Anlage nach. Welche Vorteile sich dadurch ergeben und wo das System auch an seine Grenzen kommt erläutern wir im Wiki-Eintrag “Wärmepumpe und PV-Anlage”

4. Wärmepumpe im Bestand?

Im Gebäude ist es wie mit der warmen Winterjacke: Je geringer die Dicke, je älter das Material, je mehr Zugänge und Öffnungen vorhanden sind, desto mehr wertvolle Wärme geht verloren. Im Haus sind das Dach, die Fenster, die Türen, Briefschlitze, Kamine, das ungedämmte Mauerwerk und der Kellerboden die Punkte der Wärmeenergieverluste. Die auf diese Weise verlorene Energie muss durch den Wärmeerzeuger nachgeliefert werden. Für die Bewohner:innen steigen die Kosten für die Bereitstellung der Wärme um so drastischer, je mehr Wärme das Gebäude über seine Gebäudehülle verliert.  Es ist also immer ratsam, ein zugiges, schlecht gedämmtes Gebäude zu modernisieren, um Heizenergie einzusparen. Der Betrieb einer Wärmepumpe ist jedoch in vielen Fällen ohne umfassende Sanierung möglich.
 

Die Vorlauftemperatur

Für den effizienten Betrieb einer Wärmepumpe ist der Temperaturunterschied zwischen der Außenluft und der gewünschten Raumtemperatur im Haus der maßgebliche Faktor. Die Vorlauftemperatur des Heizungswassers, die Art der Wärmeverteilung im Haus und der Zustand der Gebäudehülle bestimmen, wie hoch das Temperaturniveau des Heizungsvorlaufs sein soll. Jedes Grad, um das die Vorlauftemperatur gesenkt werden kann, spart rund 3 % Stromkosten. Bei der Verteilung der Wärme im Haus gilt ein Grundprinzip: Je größer die durchströmte Fläche ist, desto geringer kann die Vorlauftemperatur sein. Geringe Vorlauftemperaturen sind für den effizienten Betrieb der Wärmepumpe ideal: Während die Vorlauftemperaturen für Flächenheizungen, z. B. Fußbodenheizung, bei 35-40°C liegen, benötigen die meisten Heizkörper eine Vorlauftemperatur von 65+°C.  Als Richtwert gilt: Benötigt das Haus an kalten Tagen eine Vorlauftemperatur von unter 55 °C, ist der wirtschaftliche Einsatz einer Wärmepumpe möglich. 

Anpassung der Heizkurve

Sie können mit Ihrer bestehenden Heizung (egal ob Gas oder Öl) selbst testen, wie weit sich die Vorlauftemperatur absenken lässt. Sobald der Heizungstausch ansteht, lohnt sich folgender Test: Während einer gesamten Heizperiode senkt man den Vorlauf des bestehenden Heizsystems auf 55°C ab. Das machen Sie wie folgt:

• Thermostatventile öffnen: Drehen Sie die Ventile in den aktiv genutzten Räumen voll auf (auf Stufe 5), damit das Heizungswasser ungehindert durchströmen kann.
• Vorlauftemperatur sukzessive absenken: Regeln Sie die Vorlauftemperatur bzw. die Heizkurve an der Steuerung Ihrer Heizung schrittweise nach unten.
• Beobachten: Prüfen Sie an kalten Wintertagen, ob die Räume weiterhin die gewünschte Wohlfühltemperatur erreichen.

Oft ist die Vorlauftemperatur unnötig hoch eingestellt, weil das Wasser zu langsam durch die Heizkörper fließt. Wenn das Wasser den Heizkörper schneller durchströmt, kühlt es auf dem Weg nach unten weniger stark ab. Dadurch bleibt die durchschnittliche Heizkörperfläche warm, und die Vorlauftemperatur kann bei gleicher Wärmeabgabe gesenkt werden. Ein hydraulischer Abgleich kann hier helfen: Er stellt sicher, dass alle Heizkörper gleichmäßig versorgt werden und keine einzelnen Räume das gesamte System ausbremsen. 

Sollten die Räume weiterhin angenehm warm werden, kann die Wärmepumpe als neuer Wärmeerzeuger effizient eingesetzt werden. Sollten die Räume nicht warm werden,  sollte Schritt für Schritt nachgebessert werden.

Schrittweise Nachbesserung

In einem Haus bestimmt immer der Raum mit dem höchsten Temperaturbedarf (der „schlechteste Raum“) die notwendige Vorlauftemperatur für das gesamte Gebäude. Wenn in einem einzelnen Zimmer der Heizkörper zu klein dimensioniert ist, um mit niedrigen Temperaturen auszukommen, muss der Raum optimiert werden. Dafür gibt es verschiedene Möglichkeit, die relativ einfach nachgebessert werden können:

• Heizkörper tauschen: Oft reicht es, veraltete oder dünne Heizkörper (z. B. Typ 11 oder Typ 21) gegen tiefere, großflächigere Modelle (wie Typ 33) auszutauschen. Das senkt die benötigte Vorlauftemperatur massiv.
• Heizkörper ergänzen oder vergrößern: Manchmal reicht die Fläche des Heizkörpers einfach nicht aus, um einen größeren Raum ausreichend zu beheizen. Da kann es helfen, einen kleinen Heizkörper durch einen größeren zu ersetzen oder sogar einen zusätzlichen Heizkörper in diesem Raum zu ergänzen.
• Lüfter/Ventilatoren nutzen: Spezielle Heizkörper-Ventilatoren, die unter den Heizkörper geklemmt werden, verstärken die Luftzirkulation. Damit lässt sich die Wärmeabgabe spontan steigern und der Raum wird schnell warm. Tüftler nehmen dafür auch gerne kostengünstige PC-Lüfter.
• Gezielte Dämmung: Das Dämmen der obersten Geschossdecke oder der Kellerdecke verhindert Wärmeverlust und senkt die benötigte Heizleistung des Raums. Manchmal kann dies kostengünstig als DIY-Lösung vorgenommen werden.

Durch gezielte Einzelmaßnahmen senken Sie die Wärmeverluste der Gebäudhülle und eine bessere Wärmerverteilung des Heizsystems. Geringere Vorlauftemperaturen für das gesamte Haus für den Einsatz einer Wärmepumpe können erreicht werden, ohne das ganze Gebäude aufwendig sanieren zu müssen.

5. Fazit: Funktioniert die Wärmepumpe im Bestand?

Wärmepumpen funktionieren hervorragend im Bestand: Die weit verbreiteten Mythen, dass Wärmepumpen nur im Neubau, mit Fußbodenheizung oder in komplett sanierten Häusern funktionieren, sind falsch. Auch in Bestandsgebäuden mit normalen Heizkörpern lassen sie sich effizient betreiben.

Die Vorlauftemperatur ist der einzig entscheidende Faktor: Nicht der Energiebedarf des Hauses oder das Heizsystem allein sind für die Durchführbarkeit entscheidend, sondern eine möglichst niedrige Vorlauftemperatur. Gelingt es, diese (z. B. durch den Tausch einzelner Heizkörper im „schlechtesten Raum“, gezielte Einzelmaßnahmen oder den hydraulischen Abgleich) auf unter 55 °C an kalten Tagen zu senken, läuft die Wärmepumpe wirtschaftlich und spart deutlich Stromkosten.

Keine Angst vor Luft-Wasser-Wärmepumpen: In den meisten Regionen Deutschlands (insbesondere in wärmeren Gebieten wie dem Rheinland oder Mainz) sind Luft-Wasser-Wärmepumpen die wirtschaftlich sinnvollste Wahl. Aufwändige Erdbohrungen sind im Kosten-Leistungsvergleich nicht immer besser.

Moderne Geräte sind leise und ausgereift: Bei richtiger Modellwahl (z. B. mit dem Kältemittel Propan / R290 und hohem COP-Wert) arbeiten Wärmepumpen extrem leise, umweltfreundlich und wartungsarm.

Jetzt handeln lohnt sich: Aufgrund der aktuell sehr hohen staatlichen Förderung und der veralteten Heizungstechnik in vielen Haushalten, ist jetzt der ideale Zeitpunkt für den Umstieg, um sich langfristig von fossilen Energieträgern unabhängig zu machen.

6. Wo finde ich weitere hilfreiche Informationen?

Das Umweltbundesamt bietet Informationen zu einem "Gebäudecheck" in Eigenregie an: UBA Gebäudecheck