Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?
Diese Frage stellen sich vermutlich alle Wärmepumpen-Neulinge, die ihre Heizung und Warmwasserbereitung auf umweltfreundliche Energie umstellen. In diesem Vergleich erfährst du, welche Arten von Wärmepumpen es gibt, welche Wärmequelle sie jeweils nutzen und welche speziellen Vorteile sie dir bei Kriterien wie Effizienz, Investitionskosten, Platz, Amortisationszeit und Wirkungsgrad bieten.
Stand: 24.01.2024
Aus welcher Wärmequelle speist sich eine Wärmepumpe?
Jede Wärmepumpe, wir beschränken uns in diesem Artikel auf die Kompressionswärmepumpe, arbeitet nach dem gleichen Funktionsprinzip. Sie entzieht ihrer Umwelt Wärmeenergie, „pumpt“ diese auf ein höheres Temperaturniveau und gibt sie anschließend an das Heizsystem ab. Eine Faustformel besagt, dass die Wärmepumpe zur Erzeugung der Wärmeenergie 75 Prozent Umweltwärme und 25 Prozent Strom benötigt.
Der wesentliche Unterschied liegt im Wärmemedium. Die Natur speichert die kostenlose Energie der Sonne in der Luft, im Boden und im Wasser – und genau aus diesen regenerativen Wärmequellen speisen sich die drei gängigsten Bauarten Luft/Wasser-Wärmepumpe, Wasser/Wasser-Wärmepumpe und Sole/Wasser-Wärmepumpe. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass in der Praxis weitere Wärmequellen wie Abwasser, Abluft und Solar-Eisspeicher genutzt werden.
Arten von Wärmepumpen auf einen Blick
Die Luft/Wasser-Wärmepumpe
Diese Wärmepumpe nutzt die thermische Energie, die in der Umgebungsluft gespeichert ist, für den Betrieb deiner Heizung. Die Luft wird von einem Ventilator angesaugt, gezogen oder gedrückt und am Rohrsystem des Verdampfers, in dem das Kältemittel zirkuliert, vorbeigeblasen. Der Kältemittelkreislauf beginnt. Durch Umkehrung des Prozesses, deine Wärmepumpe gibt die warme Raumluft also nach draußen ab, kannst du eine hochwertige, reversible Wärmepumpe auch zum Kühlen nutzen. Auf angenehme Werte rund um 20 Grad Celsius und darunter lässt sich die Innentemperatur auf diese Weise senken und du sparst dir teure Anschaffungs- und Betriebskosten für eine Klimaanlage. Kleiner Wermutstropfen: Du benötigst ein Flächenheizsystem wie zum Beispiel Fußbodenheizung, durch die größere Mengen kühler Luft im Haus verteilt werden können. Durch den Einsatz/Austausch zu Gebläse-Konvektoren ist das Kühlen (Temperieren) ebenfalls mit konventionellen möglich.
Abhängig vom Aufstellort unterscheidet man zwei Modelle: Monoblock-Geräte, bei denen sich der Kältemittelkreislauf in einer Einheit befindet – entweder zur Innenaufstellung oder zur Außenaufstellung – sowie Split Wärmepumpen mit zwei getrennten Einheiten. Dabei steht das Gerät mit Ventilator, Verdampfer, Verdichter und Expansionsventil außen. Das Gerät mit dem Verflüssiger, der die Energie an den Heizkreis oder den Pufferspeicher übergibt, sowie der Wärmepumpenregelung steht innen im Heizungskeller oder Hauswirtschaftsraum. Jede Variante bringt Vorteile mit sich:
Vorteile Innenaufstellung: keine Leitungen für Strom, Kältemittel, Wasser und Datentransfer erforderlich, kein Wärmeverlust durch Transport des Heizwassers von außen nach innen
Vorteile Außenaufstellung: weniger Platzbedarf im Haus, immer ausreichend großer Luftstrom, keine Mauerdurchbrüche für die Luftkanäle notwendig
Vorteile Split Wärmepumpe: Hohe Flexibilität bei der Aufstellung, Wärmeabgabe an das Heizsystem erfolgt innen, daher keine gedämmten Rohrleitungen für den Transport des Heizwassers von außen nach innen notwendig
Gute Luft/Wasser-Wärmepumpen sollten mindestens eine Jahresarbeitszahl größer 3 und damit einen Wirkungsgrad von mehr als 300 Prozent aufweisen. (Erklärung: Die Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe gibt das Verhältnis zwischen erzeugter Wärmemenge und der Menge an benötigtem Strom pro Jahr an.)
Unser Tipp: Auf dieser Seite kannst du – oder dein Heizungsbauer – die Jahresarbeitszahl unserer alpha innotec Wärmepumpen (Luft-Wasser-Wärmepumpe, Sole-Wasser-Wärmepumpe, Wasser-Wasser-Wärmepumpe) berechnen. Du benötigst diese Angabe für den Antrag auf eine Förderung. Eine Förderung ist nur möglich, wenn die errechnete Jahresarbeitszahl mindestens 3,0 beträgt. (Stand Januar 2024)
So funktioniert eine Luft/Wasser-Wärmepumpe
Die Sole/Wasser-Wärmepumpe
Eine Sole/Wasser-Wärmepumpe fördert die Wärmeenergie mit Erdkollektoren oder Erdsonden aus dem Boden
Eine Sole/Wasser-Wärmepumpe, auch Erdwärmepumpe genannt, nutzt die Erdwärme für den Betrieb deiner Heizung und kann an heißen Tagen sogar zum passiven Kühlen eingesetzt werden. Über die sogenannte Sole, ein Gemisch aus Wasser, Salz und Frostschutzmittel, wird die Wärmeenergie zum Verdampfer transportiert. Die Sole zirkuliert dabei entweder in gewundenen Rohren von oberflächennah verlegten Erd- oder Ringkollektoren oder in U-Rohren innerhalb von vertikalen, bis 100 m tief verlegten Erdsonden.
Da die Erdwärme über das Jahr hinweg nahezu konstant bleibt, die Wärmepumpe also auch bei klirrender Kälte keine größeren Temperaturdifferenzen ausgleichen muss, punkten Sole/Wasser-Wärmepumpen im Vergleich mit Luft/Wasser-Wärmepumpen beim Wirkungsgrad.
Du brauchst also weniger Strom und kannst bei den laufenden Kosten ordentlich sparen. Nachteilig schlagen die höheren Investitionskosten zu Buche. Denn für das Verlegen einer Erdsonde sind aufwändige Erdarbeiten oder Bohrungen notwendig und Erdkollektoren benötigen viel unversiegelte Fläche.
Unser Tipp: Du planst eine energetische Sanierung deines Altbaus oder deines Bestandsgebäudes und möchtest eine Wärmepumpe nachrüsten? Lass dich zu Ringgrabenkollektoren beraten! Dabei werden die Rohrleitungen, in denen die Sole zirkuliert, waagerecht oder senkrecht in einem Graben um dein Grundstück herum verlegt. Es muss also weniger Grundstücksfläche aufgegraben werden und du kannst in bestimmten Fällen selbst mit Hand anlegen.
Sole/Wasser-Wärmepumpen mit Ringgrabenkollektoren sind günstiger als du denkst und die Investitionskosten für das reine Gerät liegen im Bereich von hochwertigen Luft/Wasser-Wärmepumpen. Betrachtest du die Kosten über die gesamte Lebensdauer deiner Wärmepumpe, kannst du aufgrund des niedrigeren Bedarfs an Strom unterm Strich sogar viel Geld sparen! Selbstverständlich sind diese Erdkollektoren auch für Neubauten eine smarte Idee.
Und noch ein Tipp: Auf dieser Seite kannst du online einen Vergleich verschiedener Heizungssysteme durchführen. Du erhältst eine Übersicht über Kosten und CO2-Emission sowie einen Amortisationsvergleich. Vergiss nicht, bei den einmaligen Anschaffungskosten die Förderung einzutragen!
Die Wasser/Wasser-Wärmepumpe
Die Wasser/Wasser-Wärmepumpe arbeitet mit zwei Brunnen, um die Wärme des Grundwassers zum Heizen und Kühlen zu nutzen. Über einen Entnahmebrunnen wird Grundwasser nach oben gepumpt und durchläuft den Wärmetauscher, anschließend wird das abgekühlte Wasser über den Rückgabebrunnen wieder ins Grundwasser eingeleitet.
Die Grundwassertemperaturen liegen in unseren Breiten zwischen 5 und 15 °C. Da sie ab Tiefen von 10 bis 15 Metern praktisch nicht mehr schwanken, ist eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe äußerst effizient. Allerdings müssen vor der Installation einige Dinge zusammenpassen. Du brauchst beispielsweise ein hydrologisches Gutachten, dein Haus muss sich in unmittelbarer Nähe von brauchbarem Oberflächenwasser befinden und die Wassertemperatur darf nicht unter 7 °C sinken.
Unser Fazit
Eine Wärmepumpe ist DAS umweltfreundliche, effiziente Heizungssystem der Zukunft, denn sie nutzt die kostenlosen Wärmequellen Umgebungsluft, Erdwärme oder Grundwasser. Wenn du den Strom für den Betrieb deiner Wärmepumpe mit der eigenen Photovoltaik erzeugst, dann bist du auf dem besten Weg, klimaneutral zu heizen. Egal, ob im Einfamilienhaus, im Neubau, im Altbau, im Bestandsgebäude oder im Mehrfamilienhaus, aus den verschiedenen Bauarten findest du bestimmt die passende Wärmepumpe für dich!
