Eine Wärmepumpe entnimmt kostenlose Umweltwärme aus Luft, Erdreich oder Wasser und bringt sie mithilfe eines Kältemittelkreislaufs auf Heiztemperatur. Das Kältemittel verdampft durch die Aufnahme von Umweltwärme, wird im Verdichter auf einen hohen Druck und eine hohe Temperatur gebracht, gibt diese Wärme an das Heizwasser ab und entspannt sich anschließend wieder. Dann beginnt der Kreislauf von vorn. Für jede erzeugte Kilowattstunde Wärme benötigt die Wärmepumpe lediglich einen Bruchteil an Strom.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Das Prinzip des Kältemittelkreislaufs einfach erklärt
Eine Wärmepumpe erzeugt Wärme, indem sie Energie aus der Umgebung, etwa aus Luft, Erdreich oder Grundwasser, auf ein nutzbares Temperaturniveau hebt Der entscheidende Mechanismus dahinter ist der Kältemittelkreislauf: Ein Kältemittel verdampft, wird verdichtet, gibt Wärme ab und entspannt sich wieder – immer im selben Kreislauf, immer wieder. Dieser Artikel erklärt, wie das funktioniert, was JAZ und COP dabei bedeuten und wie die Wärmepumpe auch kühlen kann.
Funktion der Wärmepumpe: Das Wichtigste in Kürze
Eine Wärmepumpe erzeugt Wärme durch einen Kältemittelkreislauf, der kostenlos verfügbare Umweltenergie auf Heiztemperatur bringt.
Das Prinzip folgt dabei immer den vier Schritten Verdampfen, Verdichten, Verflüssigen und Entspannen – unabhängig von der Wärmequelle.
Die Effizienz lässt sich mit dem COP-Wert und der Jahresarbeitszahl messen. Moderne Wärmepumpen erreichen JAZ-Werte von 3 bis 5.
Viele Modelle können den Kreislauf umkehren und im Sommer aktiv oder passiv kühlen.
Der Staat fördert den Einbau einer Wärmepumpe im Jahr 2026 mit bis zu 70 % der förderfähigen Kosten über die KfW.
Die Funktionsweise der Wärmepumpe beruht auf einem geschlossenen Kältemittelkreislauf mit vier Phasen. Das Herzstück ist ein Kältemittel, ein Stoff, der bereits bei niedrigen Temperaturen verdampft und sich ebenso einfach wieder verflüssigen lässt. In modernen Wärmepumpen kommt zunehmend Propan (R290) zum Einsatz: ein natürliches Kältemittel mit sehr geringem Treibhauspotenzial, das ab 2028 Voraussetzung für die staatliche Förderung ist.
Der Kreislauf läuft immer in derselben Reihenfolge ab:
1. Verdampfen: Wärme aufnehmen
Im Verdampfer nimmt das Kältemittel die aus der Umwelt gewonnene Energie auf. Vor diesem Schritt hat es eine Temperatur von etwa −5 °C bis −10 °C. Selbst bei kalten Außentemperaturen verdampft das Kältemittel durch die Umweltwärme ausreichend: Es wird gasförmig und dehnt sich aus. Dabei gibt es keine direkte Berührung zwischen Kältemittel und Umweltmedium (Luft, Sole oder Wasser) – die Wärme wird über einen Wärmetauscher übertragen, ohne Kontamination.
2. Verdichten: Temperatur erhöhen
Das gasförmige Kältemittel gelangt in den Verdichter (Kompressor), der den Hauptteil des Stromverbrauchs der Wärmepumpe verursacht. Durch die Druckerhöhung steigt die Temperatur des Kältemitteldampfes auf rund 70 bis 80 °C; bei Hochtemperatur-Wärmepumpen mit R290 auch darüber. Diese Wärme ist hoch genug, um Heizwasser auf Vorlauftemperaturen von 35 bis 65 °C zu bringen.
3. Verflüssigen: Wärme abgeben
Im Verflüssiger gibt das heiße Kältemittel seine gespeicherte Wärme über einen zweiten Wärmetauscher an das Heizwasser ab. Das Kältemittel kühlt sich dabei ab und wechselt wieder in den flüssigen Aggregatzustand.
4. Entspannen: Ausgangszustand wiederherstellen
Das Expansionsventil senkt den Druck des flüssigen Kältemittels wieder auf das Ausgangsniveau. Temperatur und Druck entsprechen nun exakt dem Zustand zu Beginn des Kreislaufs. Das Kältemittel fließt zurück zum Verdampfer, und der Zyklus beginnt von vorn.
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Wenn Sie eine effiziente Wärmepumpe für Ihr Bestandsgebäude oder einen Neubau suchen, sollten Sie sich eingehend beraten lassen. Die richtige Dimensionierung und eine sorgfältige Planung sind entscheidend für eine effiziente Heizung. Die Experten von WOLF Heiztechnik helfen Ihnen gerne weiter.
02. COP und JAZ: So lässt sich die Effizienz der Wärmepumpe messen
Die Effizienz einer Wärmepumpe lässt sich mit zwei Kennzahlen beschreiben, die oft verwechselt werden:
COP (Coefficient of Performance)
COP (Coefficient of Performance) ist der Momentanwert: Er gibt an, wie viel Wärmeenergie die Wärmepumpe gerade aus einer Kilowattstunde (kWh) Strom erzeugt. Ein COP von 4 bedeutet: 1 kWh Strom erzeugt 4 kWh Wärme. Das ist genug, um ein Haus effizient zu heizen. Der COP schwankt jedoch je nach Außentemperatur und Vorlauftemperatur.
JAZ (Jahresarbeitszahl)
JAZ (Jahresarbeitszahl) ist der Jahresdurchschnitt: Sie bildet den COP über alle Betriebsstunden eines Jahres ab und ist damit der aussagekräftigere Wert für die realen Heizkosten. Moderne Luft/Wasser-Wärmepumpen erreichen in der Praxis JAZ-Werte zwischen 3 und 4; Erdwärme- und Grundwasserwärmepumpen (Wasser/Wasser-Wärmepumpen) mit gleichmäßigerer Quelltemperatur liegen häufig zwischen 4 und 5. Als Fördervoraussetzung gilt ab 2026 eine rechnerisch prognostizierte JAZ von mindestens 3,0.
Viele Wärmepumpen können den Kältemittelkreislauf umkehren und damit im Sommer kühlen. Bei modernen Luft/Wasser-Wärmepumpen ist diese Funktion heute in der Regel serienmäßig vorhanden. Prüfen Sie dennoch vor dem Kauf, welcher Kühlmodus im jeweiligen Modell enthalten ist und ob bestimmte Zubehörteile erforderlich sind.
Passives Kühlen
Beim passiven Kühlen fördert lediglich die Umwälzpumpe Wasser im Heizkreis. Das Wasser entzieht den Räumen Wärme und gibt sie über die Wärmequelle, die sich entweder im Erdreich oder im Grundwasser befindet, wieder ab. Der Stromverbrauch ist dabei sehr gering. Luftwärmepumpen eignen sich nicht für das passive Kühlen.
Aktives Kühlen
Beim aktiven Kühlen läuft der Verdichter, und der Kältemittelkreislauf arbeitet umgekehrt, ähnlich wie in einem Kühlschrank. Die Kühlleistung ist jedoch höher als beim passiven Verfahren, ebenso der Stromverbrauch. Für den aktiven Kühlmodus benötigt die Wärmepumpe ein Vier-Wege-Umschaltventil sowie ein zweites Expansionsventil. Aktives Kühlen funktioniert auch mit Luftwärmepumpen.
Die Wärmepumpe ist das einzige Heizsystem, das mehr Energie abgibt, als es an Strom verbraucht, da der Großteil der Energie kostenlos aus der Umwelt stammt. Wenn Sie den Betriebsstrom über eine eigene Photovoltaikanlage erzeugen, verbessert sich die CO2-Bilanz nochmals deutlich.
Zwei Faktoren bestimmen maßgeblich die Effizienz im Betrieb:
- Richtige Dimensionierung: Eine zu große Wärmepumpe schaltet besonders in der Übergangszeit häufig kurz an und ab. Das senkt die JAZ und erhöht den Verschleiß. Ein gut dimensionierter Pufferspeicher gleicht das aus. Grundlage für die Dimensionierung ist die Heizlastberechnung nach DIN EN 12831, die ein Fachbetrieb vor der Planung durchführt.
- Hydraulischer Abgleich: Nur ein hydraulisch abgeglichenes Heizsystem verteilt die Wärme gleichmäßig auf alle Räume und ermöglicht es der Wärmepumpe, mit möglichst niedrigen Vorlauftemperaturen zu arbeiten. Das verbessert die JAZ direkt. Der hydraulische Abgleich ist zudem Pflichtbestandteil der KfW-Förderung.
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Den Einbau einer neuen Wärmepumpe fördert der Bund über das KfW-Programm 458 mit bis zu 70% der förderfähigen Kosten. Den Antrag müssen Sie jedoch zwingend vor der Beauftragung des Fachbetriebs stellen.
Wichtig für 2026: Gefördert werden nur Wärmepumpen, die an ein zertifiziertes Smart-Meter-Gateway anschließbar sind und einen Schalldruckpegel erreichen, der mindestens 10 dB unter dem EU-Ökodesign-Grenzwert liegt. Wählen Sie ein Gerät mit natürlichem Kältemittel (z. B. R290), erhalten Sie zusätzlich den Effizienzbonus von 5%.
Die Wärmepumpe ist heute das effizienteste System, um ein Gebäude zu heizen. Sie ist im Neubau bereits Standard und hält zunehmend auch im Bestand Einzug. Entscheidend ist die richtige Planung: Eine Heizlastberechnung, die korrekte Dimensionierung und ein hydraulischer Abgleich sind der Schlüssel zu einer effizienten Anlage, die ihr Potenzial voll ausschöpft.
07. Häufig gestellte Fragen zur Funktion der Wärmepumpe
Der Stromverbrauch hängt von der Jahresarbeitszahl (JAZ) ab. Bei einer JAZ von 4 benötigt die Wärmepumpe für 10.000 kWh Heizwärme etwa 2.500 kWh Strom. Für ein typisches Einfamilienhaus mit 150 m² Wohnfläche sind das, je nach Dämmstandard und Wärmequelle, circa 2.000 bis 4.000 kWh Strom pro Jahr.
Der größte Nachteil ist die Abhängigkeit vom Strompreis: Steigen die Strompreise stark an, steigen auch die Heizkosten. Wenn Sie die Wärmepumpe jedoch mit einer Photovoltaikanlage kombinieren, wird dieses Risiko erheblich reduziert. Zwar sind die Anschaffungskosten im Vergleich zu einer Gasheizung höher, doch lassen sie sich durch die staatliche Förderung deutlich senken.
In der Praxis treten drei Probleme am häufigsten auf: eine falsche Dimensionierung (die Anlage ist zu groß und taktet ineffizient), ein fehlender hydraulischer Abgleich (ungleichmäßige Wärmeverteilung) und eine sinkende Effizienz bei sehr tiefen Außentemperaturen bei Luftwärmepumpen. All diese Probleme lassen sich durch eine sorgfältige Planung und Installation durch einen Fachbetrieb zuverlässig vermeiden.
Moderne Luft/Wasser-Wärmepumpen arbeiten auch bei Temperaturen von −20 °C noch zuverlässig. Bei sehr starkem Frost sinkt jedoch die JAZ: Die Wärmepumpe benötigt mehr Strom, um die gleiche Heizleistung zu erzielen. Weniger effiziente Modelle schalten in diesem Fall einen elektrischen Heizstab zu, der deutlich mehr Strom verbraucht. Hochwertige Modelle mit integrierter Leistungsregelung (invertergesteuerter Verdichter) kommen dagegen auch ohne Heizstab aus.
Ja, viele moderne Wärmepumpen können den Kältemittelkreislauf umkehren und im Sommer für Kühlung sorgen – entweder passiv (sehr stromsparend, jedoch nur bei Erd- oder Grundwasserwärmepumpen möglich) oder aktiv (stärker, auch bei Luftwärmepumpen möglich). Achten Sie beim Kauf darauf, welcher Kühlmodus im jeweiligen Modell enthalten ist.
