Eine Wärmepumpe macht aus einem Teil Strom drei bis fünf Teile Wärme. Das klingt nach Zauberei, ist aber Physik. Das Prinzip ist das gleiche wie beim Kühlschrank, nur umgekehrt: Der Kühlschrank zieht Wärme aus dem Innenraum und gibt sie hinten ab. Die Wärmepumpe zieht Wärme aus der Umgebung (Luft, Erde oder Grundwasser) und gibt sie ans Heizsystem ab.
Der Kältekreislauf in vier Schritten
Der Kältekreislauf ist das Herzstück jeder Wärmepumpe. In ihm zirkuliert ein Kältemittel (bei modernen Geräten meistens R290, also Propan), das seinen Aggregatzustand wechselt: von flüssig zu gasförmig und zurück. Bei jedem Wechsel wird Wärme aufgenommen oder abgegeben.
Im Verdampfer nimmt das flüssige Kältemittel Wärme aus der Umgebung auf. Bei einer Luft-Wasser-WP strömt Außenluft über den Verdampfer, bei einer Sole-WP fließt die Sole (Wasser-Glykol-Gemisch aus der Erdsonde) hindurch. Das Kältemittel verdampft dabei, auch wenn die Außentemperatur unter null Grad liegt. R290 verdampft schon bei minus 42 Grad, es braucht also nicht viel, um den Prozess in Gang zu halten.
Im Kompressor wird das gasförmige Kältemittel verdichtet. Durch die Verdichtung steigt der Druck, und damit steigt auch die Temperatur. Aus 5 Grad werden 60 oder 70 Grad, je nachdem, wie stark der Kompressor verdichtet. Dieser Schritt braucht Strom, und genau dieser Strom ist die Energie, die du bezahlst. Der Kompressor ist die einzige Komponente, die nennenswert Strom verbraucht.
Im Kondensator gibt das heiße, unter Druck stehende Kältemittel seine Wärme an das Heizwasser ab. Das Kältemittel kühlt dabei ab und wird wieder flüssig. Das erwärmte Heizwasser fließt in die Fußbodenheizung oder die Heizkörper.
Im Expansionsventil wird der Druck des flüssigen Kältemittels wieder gesenkt. Dadurch kühlt es stark ab und ist bereit, im Verdampfer erneut Wärme aus der Umgebung aufzunehmen. Der Kreislauf beginnt von vorn.
Warum die Wärmepumpe mehr Wärme liefert als sie Strom verbraucht
Der Strom treibt nur den Kompressor an. Die eigentliche Wärme kommt aus der Umgebung, und die ist kostenlos. Bei einem COP von 4,0 kommen von 4 kWh Wärme nur 1 kWh aus der Steckdose. Die anderen 3 kWh stecken in der Außenluft, im Erdreich oder im Grundwasser.
Das funktioniert auch bei Minusgraden. Selbst bei minus 10 Grad Außentemperatur enthält Luft noch nutzbare Wärmeenergie. Die Effizienz sinkt allerdings: Bei minus 10 Grad liegt der COP einer Luft-WP eher bei 2,5 statt bei 4,0. Das bedeutet mehr Stromverbrauch pro erzeugte Wärme. Deshalb sind die Heizkostenabrechnungen in milden Wintern niedriger als in kalten.
Die vier Wärmequellen
Luft (Luft-Wasser-WP): Das Außengerät saugt Umgebungsluft an und entzieht ihr Wärme. Am weitesten verbreitet (über 80 Prozent aller Installationen), weil keine Bohrung oder Genehmigung nötig ist. Nachteil: Bei sehr kalten Temperaturen sinkt die Effizienz, und das Außengerät macht Geräusche (Ventilator).
Erdreich (Sole-Wasser-WP): Erdsonden (50 bis 100 Meter tief) oder Flächenkollektoren (1,2 Meter unter der Gartenoberfläche) entziehen dem Boden Wärme. Effizienter als Luft (JAZ 4,0 bis 5,0), weil die Erdtemperatur in 10 Metern Tiefe ganzjährig bei 10 bis 12 Grad liegt. Nachteil: Bohrung oder Erdarbeiten nötig, teurer, Genehmigung der Wasserbehörde.
Grundwasser (Wasser-Wasser-WP): Zwei Brunnen (Saugbrunnen und Schluckbrunnen) nutzen das Grundwasser als Wärmequelle. Am effizientesten (JAZ 4,5 bis 5,5), weil Grundwasser ganzjährig 8 bis 12 Grad hat. Nachteil: Nicht überall möglich (Grundwasserstand, Wasserqualität), Genehmigung nötig, teuer.
Luft (Luft-Luft-WP): Funktioniert ohne Wasserkreislauf, heizt und kühlt die Raumluft direkt. Im Prinzip eine Klimaanlage im Heizbetrieb. In Skandinavien verbreitet, in Deutschland selten, weil sie keine Heizkörper oder Fußbodenheizung bedient und kein Warmwasser erzeugt.
Der Unterschied zwischen COP und JAZ
Der COP (Coefficient of Performance) wird im Labor bei festen Bedingungen gemessen. A7/W35 bedeutet: 7 Grad Außentemperatur, 35 Grad Vorlauf. Ein COP von 4,5 bei A7/W35 sagt: Unter diesen Bedingungen macht die WP aus 1 kWh Strom 4,5 kWh Wärme.
Die JAZ (Jahresarbeitszahl) ist der Durchschnittswert über ein ganzes Jahr im echten Betrieb. Sie liegt immer unter dem COP, weil die Außentemperatur schwankt, die Vorlauftemperatur für Warmwasser höher sein muss (50 bis 55 Grad) und die WP beim Abtauen des Verdampfers (bei Luft-WP im Winter) Energie verbraucht.
Eine gute Luft-WP schafft im Feld eine JAZ von 3,0 bis 4,0. Eine Erdwärme-WP liegt bei 4,0 bis 5,0. Diese Zahlen sind die ehrlicheren Werte, weil sie das reale Heizverhalten abbilden.
Inverter vs. On/Off
Ältere Wärmepumpen liefen nach dem On/Off-Prinzip: volle Leistung oder aus. Moderne Geräte haben einen Inverter-Kompressor, der seine Drehzahl stufenlos anpassen kann. Bei mildem Wetter läuft der Kompressor langsam und liefert nur so viel Wärme, wie das Haus gerade braucht. Bei Kälte dreht er hoch.
Der Vorteil: weniger Takten (ständiges An- und Ausschalten), gleichmäßigere Wärme, höhere Effizienz und leiserer Betrieb. 2026 sind praktisch alle neuen Wärmepumpen Inverter-Geräte. On/Off-Technik findet man nur noch im Billigsegment.
Was die Wärmepumpe braucht
Einen Stromanschluss (400 Volt Drehstrom, eigene Absicherung). Einen Aufstellort für das Außengerät (bei Luft-WP) mit Mindestabstand zum Nachbarn (je nach Landesbauordnung). Einen Pufferspeicher (nicht immer nötig, hängt vom Heizsystem ab). Einen Warmwasserspeicher (200 bis 300 Liter für ein Einfamilienhaus). Und ein Heizsystem, das mit Vorlauftemperaturen von 35 bis 55 Grad zurechtkommt, also Fußbodenheizung oder ausreichend große Heizkörper.
