Einfach erklärt: Wie funktionieren Wärmepumpen?

Was sind Wärmepumpen?

Wärmepumpen sind Heizsysteme, die Umgebungswärme in nutzbare Heizenergie umwandeln. Der Kältekreislauf ist dabei das Herzstück dieser Technologie. Er macht sich Kältemittel zunutze, um Wärme aus der Umwelt wie der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser aufzunehmen – denn selbst bei niedrigen Temperaturen, die uns vielleicht nicht besonders warm vorkommen, steckt viel nutzbare Wärme.

Wie sind Wärmepumpen aufgebaut?

Eine Wärmepumpe besteht aus 4 Hauptkomponenten: dem Verdampfer, dem Verdichter, dem Verflüssiger und einem Entspannungsventil. Bei unseren Luft-Wasser-Wärmepumpen in Monoblock-Bauweise sind all diese Bauteile kompakt und platzsparend in einer einzigen Außeneinheit untergebracht. 

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpe funktioniert nach dem umgedrehten Prinzip eines Kühlschranks. Der Wärmepumpen-Kreisprozess beruht dabei auf 4 Schritten:

1. Verdampfen: Als Erstes absorbiert ein Kältemittel Umweltwärme aus der Umgebungsluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser. Es zirkuliert dabei in einem geschlossenen Kreislauf und verdampft bereits bei niedriger Temperatur.
2. Verdichten: Im Kompressor wird der Kältemitteldampf verdichtet. Dadurch steigt seine Temperatur auf das ideale Niveau zum Heizen deines Hauses.
3. Verflüssigen: Anschließend strömt das erwärmte Kältemittel durch den Kondensator, wo es seine Wärme an das Heizsystem abgibt und dabei wieder verflüssigt wird. Hier kommt die gespeicherte Wärme in deinem Haus an und sorgt für angenehme Temperaturen.
4. Entspannen: Als Letztes reduziert ein Ventil den Druck. Die Flüssigkeit kühlt ab, sobald der Druck verringert wird. Das abgekühlte Kältemittel zirkuliert zurück, um den Zyklus zu wiederholen.

Die Wärmepumpe nimmt also die kostenlose Wärme aus der Umgebung und macht sie für Heizzwecke nutzbar. Das Tolle an diesem Prozess: Er ist äußerst energieeffizient. Denn im Gegensatz zu herkömmlichen Heizsystemen, die Energie in Form von Brennstoffen verbrauchen, wandelt die Wärmepumpe lediglich Energie um – und das mit einem deutlich höheren Wirkungsgrad. Bei hansetherm ist uns das besonders wichtig und deswegen haben unsere Wärmepumpen die höchste Energieeffizienzklasse A+++.

Kann eine Wärmepumpe im Sommer auch kühlen?

Ja, du kannst mit deiner Wärmepumpe kühlen. Dazu wird der Heizprozess umgekehrt. Statt Wärme von außen ins Haus zu holen, entzieht die Wärmepumpe die Wärme aus deinen Wohnräumen und leitet sie nach draußen ab. So senkst du die Raumtemperatur spürbar.

Man unterscheidet dabei zwischen aktiver und passiver Kühlung. Bei der aktiven Kühlung, wie sie unsere Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen, kehrt der Kältemittelkreislauf seine Richtung um und arbeitet wie ein Kühlschrank für dein Haus. Diese Methode ist besonders leistungsstark.

Die passive Kühlung hingegen nutzt die natürliche Kühle des Erdreichs und kommt bei Erdwärmepumpen zum Einsatz. Sie ist sehr energiesparend, aber in ihrer Kühlleistung sanfter.

Eine wichtige Voraussetzung für beide Methoden ist ein Flächenheizsystem wie eine Fußbodenheizung. Es verteilt die Kühle gleichmäßig und sorgt für ein angenehmes Raumklima ohne störende Zugluft.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe im Winter?

Moderne Luft-Wasser-Wärmepumpen sind technologisch so weit entwickelt, dass sie selbst aus eiskalter Winterluft noch ausreichend Wärmeenergie für dein Heizsystem gewinnen können. Unsere R290 Green arbeitet beispielsweise auch bei Außentemperaturen von bis zu –25 °C noch hocheffizient.

Für den seltenen Fall extremer Kälteeinbrüche sorgt ein integrierter Heizstab für zusätzliche Sicherheit und garantiert, dass du es immer angenehm warm hast. Du kannst dich also jederzeit auf ein warmes Haus verlassen, ganz ohne Gas oder Öl.

Was sind Kältemittel für Wärmepumpen?

Kältemittel sind flüssige Stoffe, die Wärme leiten können. Die Effizienz von Kältemitteln beruht auf ihrem Phasenwechsel zwischen flüssigem und gasförmigem Zustand. Dadurch können sie Wärme aufnehmen, wenn sie verdampfen, und Wärme abgeben, wenn sie kondensieren.

Wenn es um Kältemittel für umweltfreundliche Wärmepumpen geht, steht vor allem eines im Fokus: der GWP-Wert. Der Global Warming Potential (GWP)-Wert gibt das Treibhausgaspotenzial an. Er ist ein Maß dafür, wie stark ein Gas im Vergleich zu Kohlendioxid (CO₂) zur globalen Erwärmung beiträgt. 

Kohlendioxid hat einen GWP-Wert von 1 und dient als Referenzpunkt. Andere Gase werden damit verglichen und bewertet. Der Vergleich bezieht sich auf einen bestimmten Zeitraum, meist 100 Jahre. Zum Beispiel bedeutet ein GWP-Wert von 27 für Methan, dass es über einen Zeitraum von 100 Jahren 27-mal mehr zur Erderwärmung beiträgt als CO₂.

Moderne Kältemittel haben niedrigere GWP-Werte im Vergleich zu älteren. Ein niedrigerer GWP-Wert bedeutet insgesamt eine geringere Umweltauswirkung. Bei hansetherm setzen wir daher auf das natürliche Kältemittel R290 (Propan).

Wie funktionieren die verschiedenen Arten von Wärmepumpen?

Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen, die jeweils auf unterschiedlichen Wärmequellen basieren. Die entsprechenden Funktionsweisen schauen wir uns im Folgenden genauer an.

Wie funktioniert eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Energie aus der Umgebungsluft, um Wärme zu erzeugen.

1. Zuerst sammelt die Wärmepumpe die Umgebungsluft mithilfe eines Ventilators ein. Selbst bei niedrigen Temperaturen enthält die Luft Wärmeenergie.
2. Diese Wärme wird mittels eines Kältemittels aufgenommen, das in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert. Das Kältemittel verdampft bei niedriger Temperatur und nimmt dabei die Wärme aus der Luft auf.
3. Anschließend wird das gasförmige Kältemittel durch den Kompressor komprimiert. Dadurch wird die Temperatur des Kältemittels auf ein Niveau gebracht, das hoch genug ist, um das Wasser im Heizsystem zu erwärmen. 
4. Das erwärmte Kältemittel strömt schließlich durch einen Wärmetauscher, wo es seine Wärme an das Heizsystem abgibt. Dabei kondensiert es wieder zu einer Flüssigkeit und gibt die gespeicherte Wärmeenergie frei.
5. Das abgekühlte Kältemittel fließt zurück zum Anfang des Kreislaufs, um erneut Wärme aufzunehmen – und der Zyklus beginnt von Neuem.

Wie funktioniert eine Luft-Luft-Wärmepumpe?

Eine Luft-Luft-Wärmepumpe ist ein Heiz- und Kühlsystem. Sie entzieht Wärme aus der alten Luft und erwärmt damit angesaugte Frischluft. Diese wird dann im Inneren eines Gebäudes genutzt, um es zu beheizen oder zu kühlen. Die Funktionsweise ähnelt der einer Luft-Wasser-Wärmepumpe, allerdings wird die erzeugte Wärme ausschließlich in die Raumluft abgegeben, anstatt zusätzlich Wasser zu erwärmen.

Im Innenbereich gibt die Wärmepumpe also gespeicherte Wärme an die Raumluft ab. Im Sommer kann der Prozess umgekehrt werden und die Wärmepumpe funktioniert als Klimaanlage, indem sie die Wärme aus dem Inneren des Gebäudes nach außen transportiert.

Für Luftwärmepumpen gilt: Je kälter es draußen ist, desto schwieriger wird es für die Wärmepumpe, aus der Luft genügend Wärmeenergie zu gewinnen.

Wie funktioniert eine Sole-Wasser-Wärmepumpe?

Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe, auch Erdwärmepumpe genannt, nutzt die im Erdreich gespeicherte Wärmeenergie, um ein Gebäude zu heizen oder zu kühlen. Ihr Prinzip beruht auf der sogenannten oberflächennahen Geothermie.

1. Die Sole zirkuliert in einem geschlossenen Rohrsystem, das in Form von Erdkollektoren oder Erdsonden im Boden verlegt ist. Diese absorbieren die natürliche Wärme aus dem Erdreich, das selbst bei niedrigen Außentemperaturen eine weitestgehend konstante Temperatur hat.
2. Die aufgenommene Wärme im Erdreich erhöht die Temperatur des Flüssigkeitsgemisches.
3. Anschließend gelangt das erwärmte Gemisch in die Wärmepumpe, wo ein Kältemittel die Wärme aufnimmt und verdampft.
4. Durch den Kompressionsprozess wird die Temperatur des Kältemittels weiter erhöht.
5. Das erhitzte Kältemittel gibt dann seine Wärme über einen Wärmetauscher an das Heizsystem im Inneren des Gebäudes ab. Dort kondensiert das Kältemittel wieder zu einer Flüssigkeit und kehrt zurück zum Anfang des Kreislaufs, um erneut Wärme aus dem Erdreich zu entnehmen.

Wie funktioniert eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe?

Bei der Wasser-Wasser-Wärmepumpe dient das Grundwasser als Wärmequelle. Dazu werden 2 Brunnen benötigt: ein Saug- und ein Schluckbrunnen. 

1. Der Saugbrunnen nimmt das frische Grundwasser auf.
2. Die Wärmepumpe entzieht diesem dann die Wärme, wodurch ein Kältemittel verdampft.
3. Auch hier komprimiert die Wärmepumpe das kondensierte Kältemittel, um die Temperatur zu erhöhen.
4. Schließlich fließt das abgekühlte Grundwasser durch den Schluckbrunnen wieder zurück.

Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind vergleichsweise effizient und zuverlässig, da das Grundwasser das Jahr über eine relativ konstante Temperatur hat und diese nur um wenige Grade schwankt. Allerdings ist die Installation der 2 Brunnen oder der Zugang zu einem geeigneten Grundwasserreservoir nicht überall möglich.

Wie hoch ist die Förderung für Wärmepumpen?

Mit der aktuellen Wärmepumpen-Förderung kannst du deine Investitionskosten um bis zu 70 % senken. Die maximale Förderhöhe liegt bei 21.000 €. Geleistet wird diese Unterstützung von der KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau). Zusätzlich kannst du je nach Bundesland auch regionale Förderungen erhalten.

Du überlegst, eine Wärmepumpe zu installieren und möchtest Fördermittel nutzen? Wir stehen dir gerne zur Seite. Unser Angebot für Eigenheimbesitzer beinhaltet ein umfassendes Paket mit einer Festpreisgarantie, das Wärmepumpe, Beratung, Planung, Förderservice, Finanzierungshilfe, eine schnelle Installation innerhalb von 70 Tagen inkl. Dimensionierung und hydraulischer Abgleich sowie Wartungsdienste umfasst.

Um loszulegen, fülle einfach unseren kostenlosen Fragebogen aus und entdecke, wie du Energiekosten sparen kannst. Denn auch du kannst eine effiziente und nachhaltige Heizlösung genießen – mit hansetherm.

Umstieg auf Wärmepumpen: Eine Investition, die sich auszahlt?

Der Umstieg auf eine Wärmepumpe ist eine zukunftsorientierte Entscheidung, die sich auf vielfache Weise auszahlt:

1. Sie ist umweltfreundlich: Mit einer Wärmepumpe schonst du die Umwelt und reduzierst den Beitrag zum Klimawandel, da sie erneuerbare Energiequellen wie Luft, Wasser oder Erdwärme nutzen. 
2. Sie ist zukunftssicher: Weil Wärmepumpen auf erneuerbaren Quellen basieren, bist du weniger abhängig von begrenzten Ressourcen wie Gas oder Öl. Das bedeutet auch, dass du weniger von steigenden Preisen für fossile Brennstoffe betroffen bist.
3. Sie ist effizient: Wärmepumpen sind äußerst effizient und nutzen umweltfreundliche Umgebungswärme, was für dich zu erheblichen Einsparungen von bis zu 50 % bei den jährlichen Heizkosten bedeuten kann. Das senkt langfristig deine Energierechnungen. 

Wenn du bereits eine Photovoltaik-Anlage besitzt oder installieren möchtest, lohnt sich die Kombination mit einer Wärmepumpe. Laut einer Studie von EUPD Research aus dem Jahr 2023 wurden etwa 37 % der installierten Luft-Wasser-Wärmepumpen bereits mit einer vorhandenen PV-Anlage verbunden oder eine solche wurde gemeinsam mit der Wärmepumpe installiert.

Insgesamt ist der Wechsel zu einer Wärmepumpe eine Entscheidung, die sich auf lange Sicht lohnt – ökologisch und ökonomisch.

Die Funktion von Wärmepumpen: Unser Fazit

Wärmepumpen machen sich natürliche Wärmequellen zunutze und funktionieren in einem konstanten Kreislaufsystem. Sie können Gebäude heizen und kühlen – was sowohl aus ökologischer als auch aus ökonomischer Sicht sinnvoll ist.

Wärmepumpen sind eine Investition in eine nachhaltige, unabhängige Zukunft. Mit ihnen kannst du die Umweltbelastung verringern und gleichzeitig Geld sparen, da du nicht von steigenden Kosten für fossile Brennstoffe abhängig bist. All diese Gründe machen sie zu einer lohnenden Investition für jeden, der heute auf hanseatische Heiztechnik mit Zukunftsperspektive setzt.

FAQ

Wie funktioniert eine Brauchwasser-Wärmepumpe?

Eine Brauchwasser-Wärmepumpe dient als Ergänzung zu einer bereits bestehenden Heizungsanlage. Sie ist nicht dafür ausgelegt, deine Räume zu heizen. Stattdessen nutzt sie die vorhandene Wärmeenergie der Hauptheizung, die sonst ungenutzt verpuffen würde, und verwendet diese, um das Brauchwasser für den täglichen Bedarf zu erwärmen. Auf diese Weise verbessert sie die ökologische Bilanz deines Heizsystems, ist für ihren Betrieb aber auf die vorhandene Heizung angewiesen.

Ist eine Wärmepumpe wirklich sinnvoll?

Die kurze Antwort lautet: ja. Wärmepumpen sind eine sinnvolle Wahl, besonders wenn du Wert auf Energieeffizienz und Umweltfreundlichkeit legst. Sie nutzen erneuerbare Energiequellen und können dir dabei helfen, in der Zukunft Heizkosten zu sparen und deinen ökologischen Fußabdruck zu reduzieren.

Wie viel Strom braucht eine Luftwärmepumpe im Jahr?

Auch der Stromverbrauch der Wärmepumpe hängt ganz davon ab, welche Art der Wärmepumpe du hast und wie viel Fläche du beheizen musst. Im Durchschnitt verbraucht eine Luftwärmepumpe für ein Einfamilienhaus aber etwa 2.000 bis 4.000 kWh Strom pro Jahr.