Heizungs- und Lüftungssysteme

Von Luft bis Wasser: Ein Leitfaden zu den verschiedenen Arten von Wärmepumpen

SB
Verfasst von Stefanie Bloch
Lesedauer: 11 Minuten
Wärmepumpe auf dem Dach eines Backsteinhauses
© fokkebok / istockphoto.com
Inhaltsverzeichnis
Wärmepumpen sind eine Schlüsseltechnologie für die Energiewende und bieten eine umweltfreundliche Möglichkeit zur Wärmeerzeugung. Doch welche Art von Wärmepumpe ist die richtige? Von der Luft-Wasser- bis zur Wasser-Wasser-Wärmepumpe – jede Variante hat spezifische Einsatzgebiete, Vorteile und Herausforderungen. Dieser Leitfaden beleuchtet die Unterschiede, erklärt, welche Energiequellen genutzt werden, und zeigt, welche Lösung sich für welche Anwendung eignet.
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Was ist eine Wärmepumpe und wie funktioniert sie?

Wärmepumpen sind thermodynamische Systeme, die Umweltwärme aus Luft, Wasser oder Erde nutzen, um Heizenergie für Gebäude bereitzustellen. Sie arbeiten mit einem geschlossenen Kreislauf aus Verdampfung, Verdichtung, Kondensation und Expansion. Dabei wird mithilfe eines Kältemittels Wärme aus einer Energiequelle entzogen und auf ein höheres Temperaturniveau gebracht, um Heizkörper oder Fußbodenheizungen zu versorgen. Ihre Effizienz wird oft durch den Coefficient of Performance (COP) ausgedrückt, der das Verhältnis von abgegebener Heizleistung zu aufgenommener elektrischer Energie beschreibt. Zusätzlich gibt es den Seasonal Coefficient of Performance (SCOP), der den Wirkungsgrad über eine ganze Heizperiode berücksichtigt.

Die vier Haupttypen von Wärmepumpen im Überblick

Wärmepumpen sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich, die sich in ihrer Energiequelle, Funktionsweise und Anwendungsbereichen unterscheiden. Jede Variante bringt spezifische Vorteile und Herausforderungen mit sich, sodass die Wahl der passenden Wärmepumpe von den individuellen Anforderungen und den örtlichen Gegebenheiten abhängt. In diesem Abschnitt erfährst du, wie die vier Haupttypen – Luft-Wasser-, Luft-Luft-, Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen – funktionieren, wo sie zum Einsatz kommen und worauf du achten solltest.

Luft-Wasser-Wärmepumpe

Die Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Umgebungswärme aus der Außenluft. Ein Ventilator saugt die Luft an, wobei die Wärme über einen Wärmetauscher an das Kältemittel abgegeben wird. Die gewonnene Energie wird anschließend zur Erwärmung von Wasser für die Heizung und Warmwasserbereitung genutzt.

Vorteile:

  • Einfache Installation: Da keine Erdarbeiten erforderlich sind, kann die Anlage schnell und ohne große bauliche Eingriffe installiert werden. Dies macht sie besonders attraktiv für Bestandsgebäude oder Sanierungsprojekte.
  • Kostengünstiger Einstieg: Im Vergleich zu anderen Wärmepumpenarten gehören Luft-Wasser-Systeme zu den günstigeren Optionen, sowohl hinsichtlich der Anschaffung als auch der Montagekosten.
  • Vielseitig einsetzbar: Diese Wärmepumpen lassen sich sowohl in Neubauten als auch in sanierten Bestandsgebäuden problemlos integrieren, da sie keine speziellen örtlichen Gegebenheiten erfordern.
  • Flexible Leistung: Moderne Geräte können auch bei Minusgraden Energie aus der Umgebungsluft gewinnen, was sie für die meisten Klimazonen nutzbar macht.

Herausforderungen:

  1. Abhängigkeit von Außentemperaturen: Die Effizienz sinkt bei sehr kalten Temperaturen.
  2. Schallentwicklung: Der Ventilator kann Lärmemissionen verursachen, sodass Außengeräte in dicht besiedelten Gebieten störend wirken können. Hier muss das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) berücksichtigt werden.
  3. Stromverbrauch: Der Energiebedarf ist bei niedrigen Außentemperaturen höher.

Luft-Luft-Wärmepumpe

Luft-Luft-Wärmepumpen nutzen ebenso die Außenluft als Energiequelle, übertragen die gewonnene Wärme jedoch direkt auf die Raumluft, ohne ein wasserführendes Heizsystem. Sie sind besonders für gut isolierte Gebäude geeignet.

Vorteile:

  • Einfache Installation: Da keine wasserführenden Leitungen oder Heizkörper erforderlich sind, kann die Anlage unkompliziert und mit minimalem Aufwand installiert werden. Sie eignet sich daher ideal für kleinere Gebäude oder Wohnungen.
  • Doppelfunktion für Heizen und Kühlen: Neben der Beheizung von Räumen kann die Luft-Luft-Wärmepumpe auch als Klimaanlage eingesetzt werden, was sie besonders in Regionen mit heißen Sommern attraktiv macht.
  • Kompakte Bauweise: Diese Wärmepumpen benötigen wenig Platz, da sie keine zusätzlichen Speichereinheiten wie Pufferspeicher erfordern. Das macht sie zu einer platzsparenden Lösung für kleinere Immobilien.
  • Energieeffizienz bei modernen Gebäuden: In gut gedämmten Häusern kann die Luft-Luft-Wärmepumpe ihre Effizienz besonders gut ausspielen und den Heizbedarf zuverlässig decken.

Herausforderungen:

  1. Begrenzte Heizleistung und Anwendungsbereiche: Für größere Gebäude oder ältere Immobilien sind sie oft ungeeignet, jedoch für kleinere Gebäude ideal, da sie bei großen oder schlecht isolierten Objekten schnell an ihre Leistungsgrenzen stoßen können. 
  2. Luftqualität: Es ist eine regelmäßige Filterwartung notwendig, um eine konstant gute Luftqualität zu gewährleisten.
  3. Feuchtigkeit: In geschlossenen Räumen muss das Feuchtigkeitsmanagement berücksichtigt werden, da Luft-Luft-Wärmepumpen die Luft nicht direkt entfeuchten. In besonders feuchten Umgebungen kann dies zu Schimmelbildung oder einer unangenehmen Raumluft führen, wenn keine zusätzlichen Entfeuchtungssysteme installiert sind.

Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe)

Sole-Wasser-Wärmepumpen nutzen Erdwärme. Sie ziehen Energie über vertikale Sonden oder horizontale Kollektoren aus dem Boden. Über eine Soleflüssigkeit wird diese Energie an die Wärmepumpe übertragen, die dann Heizwasser erzeugt.

Vorteile:

  • Hohe Effizienz durch konstante Bodentemperaturen: Da die Erdwärme das ganze Jahr über relativ konstant bleibt, arbeitet die Sole-Wasser-Wärmepumpe besonders effizient, unabhängig von Außentemperaturen. Diese konstante Energiequelle sorgt für eine gleichmäßige Wärmeversorgung, auch bei sehr kaltem Wetter.
  • Lange Lebensdauer: Wärmepumpen dieser Art sind sehr langlebig, da sie weniger anfällig für äußere Witterungsbedingungen sind. Eine gut installierte Sole-Wasser-Wärmepumpe hat eine Lebensdauer von bis zu 30 Jahren.
  • Geringer Wartungsaufwand: Diese Wärmepumpen erfordern wenig Wartung, da keine beweglichen Außenteile wie bei Luft-Wärmepumpen vorhanden sind. Ein jährlicher Check genügt meist, um die Funktionalität aufrechtzuerhalten.
  • Geringe Betriebskosten: Die Sole-Wasser-Wärmepumpe benötigt weniger Strom, da sie die konstante Energie aus dem Erdreich nutzt. Im Vergleich zu fossilen Brennstoffen oder anderen Wärmepumpen ist die Betriebskostenbilanz sehr positiv.
  • Umweltfreundlich und nachhaltig: Da die Sole-Wasser-Wärmepumpe erneuerbare Energie aus der Erde verwendet, trägt sie zur Senkung der CO₂-Emissionen bei und ist eine der umweltfreundlichsten Heizlösungen.
  • Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten: Sie eignet sich sowohl für die Heizwärme als auch für die Warmwasserbereitung, was sie zu einer flexiblen Lösung für größere Gebäude oder Neubauten macht.

Herausforderungen:

  1. Hohe Investitionskosten: Die Anschaffung und Installation einer Sole-Wasser-Wärmepumpe ist kostenintensiv, da sie entweder Bohrungen für Erdsonden oder großflächige Erdarbeiten für horizontale Kollektoren erfordert. Diese Maßnahmen treiben die Gesamtkosten erheblich in die Höhe.
  2. Genehmigungsverfahren: In vielen Fällen ist für die Installation eine behördliche Genehmigung notwendig, insbesondere wenn Bohrungen für Erdsonden durchgeführt werden. Das Genehmigungsverfahren kann zeitaufwändig und je nach Region unterschiedlich kompliziert sein.
  3. Platzbedarf: Besonders bei horizontalen Kollektoren wird eine große Fläche benötigt, um die Erdwärme effizient zu nutzen. Dies stellt in dicht bebauten Gebieten oder bei begrenztem Grundstücksraum eine Herausforderung dar.

Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Diese Wärmepumpe nutzt Grundwasser als Energiequelle. Über Brunnenanlagen wird das Wasser zur Wärmepumpe geleitet, dort entzogen und wieder ins Erdreich zurückgeführt.

Vorteile:

  • Höchste Effizienz: Dank der konstanten Temperatur des Grundwassers bietet die Wasser-Wasser-Wärmepumpe eine besonders hohe Energieausbeute, unabhängig von der Jahreszeit.
  • Eignung für große Gebäude: Diese Wärmepumpen sind ideal für größere Immobilien, da sie auch bei hohem Heizbedarf zuverlässig arbeiten und eine stabile Wärmeversorgung gewährleisten können.
  • Langfristige Wirtschaftlichkeit: Obwohl die Anfangsinvestition hoch ist, überzeugen diese Systeme durch geringe Betriebskosten, was sie auf lange Sicht zu einer kosteneffizienten Lösung macht.
  • Nachhaltigkeit: Da keine fossilen Brennstoffe benötigt werden, tragen Wasser-Wasser-Wärmepumpen wesentlich zur Reduzierung des CO₂-Ausstoßes bei und leisten einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz.

Herausforderungen:

  1. Hohe Investitionen: Die Installation einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe erfordert hohe Anfangsinvestitionen, da zusätzlich zur Wärmepumpe selbst Brunnen gebohrt und spezielle Installationen vorgenommen werden müssen. Diese kostenintensiven Maßnahmen machen die Anschaffung teuer.
  2. Regulierungen: Der Eingriff in das Grundwasser unterliegt strengen gesetzlichen Vorschriften und Auflagen. In vielen Regionen sind Genehmigungen erforderlich, um sicherzustellen, dass der Brunnenbau keine negativen Auswirkungen auf das Grundwassersystem hat.
  3. Wartung: Wasser-Wasser-Wärmepumpen erfordern regelmäßige Wartung und Inspektionen der Brunnenanlagen, um deren einwandfreie Funktion und die Qualität des entnommenen Wassers zu gewährleisten. Dies erhöht den Wartungsaufwand im Vergleich zu anderen Wärmepumpensystemen.

Vergleich der Wärmepumpentypen

Die Wahl der richtigen Wärmepumpe hängt von zahlreichen Faktoren ab, darunter die baulichen Gegebenheiten, der Heizbedarf und die langfristige Wirtschaftlichkeit. Jeder Wärmepumpentyp – von Luft- bis Wasserwärmepumpen – hat spezifische Stärken und Schwächen, die ihn für bestimmte Einsatzbereiche besonders geeignet machen. In diesem Abschnitt vergleichen wir die Wärmepumpenarten hinsichtlich ihrer Einsatzgebiete, Kosten, Effizienz und Umweltfreundlichkeit, um dir eine fundierte Entscheidungsgrundlage zu bieten.

Einsatzgebiete und Anwendungsfälle

  • Luft-Wasser-Wärmepumpe: Einfamilienhäuser, gut isolierte Gebäude, Neubauten, Modernisierungen
  • Luft-Luft-Wärmepumpe: Kleinere Gebäude, ohne wasserbasiertes System, Apartments, Ferienhäuser
  • Sole-Wasser-Wärmepumpe: Neubauten, Gebäude mit großem Energiebedarf
  • Wasser-Wasser-Wärmepumpe: Große Wohngebäude, Gewerbeimmobilien

Kosten und Wirtschaftlichkeit

Die Investitionskosten variieren stark:

Wärmepumpen-TypPreisbereich
Luft-Wasser-Wärmepumpeab ca. 15.000–30.000 €
Luft-Luft-Wärmepumpeab ca. 15.000–20.000 €
Sole-Wasser-Wärmepumpeab ca. 20.000–30.000 €
Wasser-Wasser-Wärmepumpeab ca. 25.000–40.000 €

Während Luftsysteme günstiger in der Anschaffung sind, bieten Erdwärme- und Wasserlösungen langfristig höhere Effizienz und geringere Betriebskosten.

Hinweis: Wärmepumpen werden in Deutschland über das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und KfW-Förderprogramme unterstützt.

Effizienz und Umweltfreundlichkeit

Während alle Wärmepumpen CO₂-neutral arbeiten, sofern der Strom aus erneuerbaren Energien stammt, unterscheiden sie sich in ihrer Umweltfreundlichkeit durch den Energieaufwand und die Quelle. Wasser-Wasser-Systeme führen die Effizienzlisten an, dicht gefolgt von Sole-Wasser-Systemen. Luftsysteme haben bei niedrigen Außentemperaturen einen Effizienznachteil.

Fazit: Wärmepumpen – nachhaltig, effizient und individuell anpassbar

Wärmepumpen sind eine nachhaltige Alternative zu fossilen Heizsystemen, jedoch nicht „one-size-fits-all“. Luft-Wasser-Wärmepumpen punkten durch einfache Installation, während Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Systeme durch hohe Effizienz überzeugen. Die Entscheidung hängt von den individuellen Gegebenheiten und dem Budget ab. Eine fundierte Beratung und präzise Planung sind der Schlüssel, um das volle Potenzial dieser Technologie auszuschöpfen.

FAQ: Häufig gestellte Fragen zum Thema Wärmepumpen

Welche Wärmepumpe ist die effizienteste?

Wasser-Wasser-Wärmepumpen bieten die höchste Effizienz, da Grundwasser eine konstante Temperatur hat.

Lohnt sich eine Wärmepumpe auch bei älteren Gebäuden?

Eine Wärmepumpe kann sich auch in älteren Gebäuden lohnen, wenn bestimmte Voraussetzungen erfüllt sind. Wichtig ist vor allem eine gute Dämmung, da Wärmepumpen bei niedrigen Vorlauftemperaturen effizient arbeiten. Luft-Wasser-Wärmepumpen eignen sich besonders für Sanierungen, da sie ohne Erdarbeiten installiert werden können. Zudem lassen sich durch Förderprogramme die Kosten senken. Mit entsprechenden Anpassungen kann eine Wärmepumpe auch in älteren Häusern langfristig Kosten sparen und umweltfreundlich heizen.

Wie laut sind Wärmepumpen?

Luft-Wasser-Wärmepumpen erzeugen Geräusche durch Ventilator und Verdichter, moderne Modelle sind jedoch leise. Erd- und Wasserwärmepumpen arbeiten nahezu geräuschlos. In Wohngebieten gelten Lärmschutzvorgaben nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz.

Gibt es staatliche Förderung für Wärmepumpen?

In Deutschland gibt es verschiedene Förderprogramme, etwa durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW). Diese Programme unterstützen sowohl die Anschaffung als auch die Installation von Wärmepumpen, wodurch die Anfangsinvestitionen reduziert werden können.

Wie lange hält eine Wärmepumpe und wie hoch ist der Wartungsaufwand?

Die Lebensdauer einer Wärmepumpe beträgt in der Regel 20 bis 30 Jahre. Der Wartungsaufwand ist überschaubar, da die meisten Systeme nur jährliche Inspektionen benötigen. Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind besonders wartungsarm, da sie keine beweglichen Teile im Außenbereich haben.

Kann eine Wärmepumpe auch kühlen?

Ja, viele Wärmepumpen, insbesondere Luft-Luft-Wärmepumpen, können neben Heizen auch kühlen. Sie lassen sich im Sommer als Klimaanlage nutzen, indem sie den Raum mit kalter Luft versorgen.

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