Wie effizient sind Wärmepumpen?

27. Februar 2025

In der Diskussion um das Gebäudeenergiegesetz – besser bekannt als Heizungsgesetz – wurden Wärmepumpen zum Stein des Anstoßes: Wie effizient sind die Heizgeräte, unter welchen Bedingungen lassen sie sich wirtschaftlich betreiben, und eignen sie sich auch für Altbauten? Unsere Checkliste klärt die wichtigsten Fragen.

Eine Wärmepumpe funktioniert ähnlich wie ein Kühlschrank – nur umgekehrt: Während der Kühlschrank seinem Innenraum die Wärme entzieht und so Milch und Eier frisch hält, entzieht eine Wärmepumpe der Umgebung außerhalb des Hauses Wärme, hebt diese auf ein höheres Temperaturniveau und macht so die Wohnräume warm. Und das läuft folgendermaßen ab:

Verdampfen

Der Verdampfer nimmt die Wärmeenergie etwa aus Luft, Erdreich oder Grundwasser auf und überträgt sie auf ein flüssiges Kältemittel, das durch die Wärmeaufnahme verdampft, also gasförmig wird.

Verdichten

Das Gas wird dann in einem strombetriebenen Verdichter zusammengedrückt und erhitzt sich – wie bei einer Luftpumpe. Dabei gilt: „Je höher der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Heizungswasser, desto mehr Druckunterschied muss der Verdichter überwinden und desto mehr elektrischen Strom benötigt die Wärmepumpe“, erläutert Timo Reisner, Wärmepumpenexperte bei TÜV NORD.

Verflüssigen

Im nächsten Schritt überträgt das erhitzte, unter hohem Druck stehende Kältemittel seine Wärme auf den Heizungskreislauf, kühlt dadurch ab und verflüssigt sich wieder.

Entspannen

Im letzten Schritt wird der Druck des Kältemittels über ein Expansionsventil wieder abgesenkt und das Kältemittel erneut in den Verdampfer eingespritzt. Dabei kühlt es schlagartig ab, bis es seine Ausgangstemperatur erreicht hat – und der Wärmepumpenkreislauf geht von vorne los.

Ölheizungen kommen üblicherweise auf einen Wirkungsgrad zwischen 85 und 95 Prozent, moderne Gasheizungen liegen noch etwas darüber. „Wenn man eine Kilowattstunde Öl oder Gas verbrennt, erzeugt man also etwas weniger als eine Kilowattstunde Wärme“, erklärt Reisner. Eine Wärmepumpe dagegen verwendet bis zu 75 Prozent kostenlose und frei verfügbare Umgebungsenergie. „Gekaufte Energie“ in Form von Strom benötigt nur der Verdichter. Im Ergebnis bedeutet das: Steckt man eine Kilowattstunde (kWh) Strom in eine Wärmepumpe, bekommt man drei bis fünf Kilowattstunden Wärme heraus. „Wärmepumpen sind daher die mit Abstand effizienteste Heizform, da sie mehr Energie bereitstellen, als man in sie hineinsteckt“, so Reisner.

Rund 76 Prozent aller im Jahr 2023 in Deutschland genehmigten Wohnhäuser werden mittlerweile mit Wärmepumpen beheizt. Ob diese sich aber auch für Altbauten eignen, wurde in der Diskussion um das Gebäudeenergiegesetz wiederholt und massiv infrage gestellt. „Das geht völlig an der Faktenlage vorbei. Studien haben bereits hinreichend belegt, dass sich Altbauten wirtschaftlich mit Wärmepumpen beheizen lassen“, kommentiert Experte Reisner. So hatte etwa eine Studie vom Fraunhofer ISE mit bis zu 170 Jahre alten Einfamilienhäusern ergeben: Die 29 untersuchten Luft-Wasser-Wärmepumpen, wie sie in Deutschland überwiegend verbaut werden, kamen im Schnitt auf eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von 3,1 – sie produzierten also im realen Betrieb dreimal so viel Wärme, wie man an Strom in sie hineingesteckt hatte. Noch effizienter waren die zwölf untersuchten Erdwärmepumpen, die im Mittelwert eine JAZ von 4,1 erreichten. „Das liegt daran, dass im Erdreich die Temperaturen im Winter höher sind als in der Außenluft und von der Wärmepumpe entsprechend weniger stark angehoben werden müssen“, so Reisner.

Richtig ist: Fußbodenheizungen sind besonders effizient. „Durch die größere Fläche benötigt das Heizwasser hier nur eine vergleichsweise geringe Vorlauftemperatur von zum Beispiel 35 Grad“, sagt Reisner. Flächenheizungen, ob im Boden oder in der Wand, sind aber kein Muss. Als Faustformel gilt: Liegt die Vorlauftemperatur des Heizsystems bei bis zu 55 Grad (was nicht nur Fachleute ohne großen Aufwand testen können), steht dem Umstieg auf eine Wärmepumpe nichts im Wege. Liegt die Vorlauftemperatur höher, was bei schlecht gedämmten Häusern mit alten Rippenheizkörpern häufig der Fall ist, sei jedoch nicht zwangsläufig eine kostspielige energetische Sanierung erforderlich. „Oft reicht es schon, die schlechtesten Heizkörper durch moderne zu ersetzen. Das kostet nicht viel und macht energetisch bereits einen erheblichen Unterschied“, empfiehlt der Experte.

Diese oft wiederholte Annahme widerlegt schon ein Blick zu unseren nordischen Nachbarländern: In Schweden, Finnland und Norwegen sind Wärmepumpen längst Standard und arbeiten auch bei klirrender Kälte zuverlässig. Während die schwedische Regierung bereits Anfang der 1990er-Jahre den Umstieg durch verschiedene Anreize anschob und die Verbraucherinnen und Verbraucher zunächst vor allem auf Erdwärmepumpen setzten, werden heute in Schweden oder Norwegen zunehmend Luft-Luft- oder Luft-Wasser-Wärmepumpen verbaut. Diese kommen dank der technologischen Fortschritte mittlerweile ebenfalls mit extrem niedrigen Temperaturen gut zurecht.

Luft-Luft-Wärmepumpen sind vergleichsweise günstig in der Anschaffung und können im Sommer auch als Klimaanlage genutzt werden. Daher sind sie in südlicheren Ländern bereits seit Jahrzehnten sehr verbreitet. Ein Nachteil: Sie sorgen in der Wohnung für ein leises Grundrauschen und sind nicht mit dem Warmwasserkreislauf verbunden – sie machen also nicht auch das Wasser für Spüle oder Badewanne heiß. „Und wer Heizkörper oder Fußbodenheizung gewohnt ist, empfindet den Luftzug, den diese Geräte erzeugen, oft als unangenehm“, ergänzt Experte Reisner. „Sie arbeiten aber so effizient, dass sie zum Beispiel in Verbindung mit konventionellen Elektrodurchlauferhitzern oder einer separaten Wärmepumpe zur Warmwasserbereitung Teil eines durchaus attraktiven Gesamtpakets sein können.“

Luft-Wasser-Wärmepumpen erfreuen sich in Deutschland mit Abstand der größten Beliebtheit. Sie sind relativ schnell und einfach zu installieren, bewegen sich preislich im Mittelfeld und liefern anders als Luft-Luft-Wärmepumpen je nach Ausstattung meist das Komplettpaket aus Heiz- und Warmwasser. Allerdings galten die Außengeräte von Luft-Wasser-Wärmepumpen ebenso wie die von Luft-Luft-Geräten lange als laut und durchaus lästig für die Nachbarschaft. Dieses Nachteils haben sich die Hersteller inzwischen angenommen: „Die Geräte sind deutlich leiser geworden, aber eben nicht lautlos. Daher sollte bei der Aufstellung möglichst darauf geachtet werden, dass die Nachbarinnen und Nachbarn durch die Geräuschentwicklung nicht gestört werden“, sagt Reisner.

Wärmepumpen, die Energie aus dem Erdboden ziehen, gibt es in drei Spielarten: erstens als Flächenkollektoren, die oberflächennah etwa im Garten verlegt werden; zweitens als Erdsonde, die bis zu 100 Meter tief in die Erde vordringt; und drittens als Wasser-Wasser-Wärmepumpe, die Grundwasser nach oben befördert und dessen Wärme zum Heizen nutzt. Alle drei eint der Vorteil, dass die Temperatur unter der Erdoberfläche im Winter höher liegt als in der Luft. Dadurch sind sie auch besonders gut zur Warmwasserbereitung geeignet. Nachteile sind der größere Aufwand und die höheren Kosten bei der Installation: Erdkollektoren brauchen Platz, und Bohrungen für Erdsonden und für Grundwasserbrunnen erfordern eine Genehmigung, die letztere in der Regel nur außerhalb von Trinkwasserschutzgebieten erhalten. Dafür sind vor allem Erdsonden- und Grundwasserwärmepumpen beispiellos effizient, brauchen also besonders wenig Strom.