Eine Wärmepumpe heizt euer Zuhause mit Strom – aber wie funktioniert das eigentlich? Wir erklären euch das Prinzip Schritt für Schritt, stellen die verschiedenen Arten vor und vergleichen Luft- und Erdwärmepumpen. So könnt ihr herausfinden, welche Lösung am besten zu euch passt.
Die Technik hinter der Wärmepumpe ist alles andere als neu: Sie basiert auf dem sogenannten Joule-Thomson-Effekt, den der deutsche Ingenieur Carl von Linde schon 1895 für seine Kompressonskältemaschine nutzte. So gesehen habt ihr bereits eine Wärmepumpe zu Hause – euren Kühlschrank.
Was ist eine Wärmepumpe?
Während der Kühlschrank seinem Inneren Wärme entzieht und sie nach außen abgibt, macht eine Wärmepumpe genau das Gegenteil: Sie nimmt Wärme aus der Umgebung auf und bringt sie in euer Haus. Das funktioniert selbst dann, wenn es draußen kalt ist – denn auch bei niedrigen Temperaturen steckt in der Luft, im Erdreich und im Grundwasser noch nutzbare Energie.
Damit ist die Wärmepumpe eine Schlüsseltechnologie der Wärmewende. Denn sie nutzt überwiegend kostenlose Umweltwärme und benötigt nur einen vergleichsweise geringen Anteil Strom für den Betrieb. Kommt dieser Strom aus erneuerbaren Quellen, heizt du nahezu CO₂-frei.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe? Das Prinzip in 4 Schritten
Egal ob Luft, Erde oder Wasser – jede Wärmepumpe arbeitet nach dem gleichen Grundprinzip. Ein Kältemittel durchläuft dabei einen geschlossenen Kreislauf in vier Schritten.
- 1. Verdampfen: Die Wärmequellenanlage nimmt Umweltwärme auf – aus der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser. Diese Wärme erwärmt ein Kältemittel, das bereits bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft.
- 2. Verdichten: Ein elektrisch betriebener Kompressor (Verdichter) presst den Kältemitteldampf zusammen. Durch den steigenden Druck erhöht sich die Temperatur deutlich – auf das Niveau, das für deine Heizung und Warmwasserbereitung nötig ist.
- 3. Verflüssigen (Kondensieren): Im Wärmetauscher (Kondensator) gibt das heiße Kältemittel seine Wärme an das Heizungswasser ab. Dabei kühlt es ab und wird wieder flüssig.
- 4. Entspannen: Ein Expansionsventil senkt den Druck des Kältemittels schlagartig. Es kühlt stark ab und ist bereit, erneut Umweltwärme aufzunehmen. Der Kreislauf beginnt von vorn.
Kreislauf der Wärmepumpe: Verdampfen, Verdichten, Verflüssigen, Entspannen.
Der entscheidende Vorteil: Für eine Einheit Strom, die der Kompressor verbraucht, erzeugt eine Wärmepumpe in der Regel drei bis fünf Einheiten Wärme – je nach Typ und Bedingungen. Diese Effizienz wird als Jahresarbeitszahl (JAZ) bezeichnet. Eine JAZ von 4 bedeutet zum Beispiel: Aus einer Kilowattstunde Strom werden vier Kilowattstunden Wärme.
Wichtigste Komponenten einer Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe besteht im Wesentlichen aus vier Bauteilen, die den Kreislauf ermöglichen.
- Verdampfer: Hier nimmt das Kältemittel die Umweltwärme auf und geht vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über.
- Kompressor (Verdichter): Das Herzstück der Wärmepumpe. Er komprimiert das Kältemittel und erhöht so dessen Temperatur.
- Kondensator (Verflüssiger): Hier überträgt das Kältemittel seine Wärme an das Heizsystem des Gebäudes.
- Expansionsventil: Es senkt den Druck des Kältemittels wieder ab, damit der Kreislauf von Neuem beginnen kann.
Ein besonderes Augenmerk liegt auf dem Kältemittel: Moderne Wärmepumpen setzen zunehmend auf natürliche Kältemittel wie Propan (R290). Es hat ein sehr geringes Treibhauspotenzial (GWP von nur 3) und ist damit deutlich klimafreundlicher als ältere synthetische Kältemittel. Beim Kauf einer Wärmepumpe lohnt es sich, auf dieses Detail zu achten – auch weil der Einsatz natürlicher Kältemittel mit einem zusätzlichen Förderbonus von fünf Prozent belohnt wird.
Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?
Wärmepumpen unterscheiden sich vor allem durch ihre Wärmequelle. Es gibt drei gängige Typen und ein paar Varianten (weiter unten).
Die mit Abstand verbreitetste Variante. Sie entzieht der Außenluft Wärme und gibt sie an das Heizsystem ab. Luft-Wasser-Wärmepumpen sind vergleichsweise günstig in der Anschaffung, einfach zu installieren und für die allermeisten Gebäude geeignet – ob Neubau oder Altbau. Sie erreichen typischerweise eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von 3 bis 4.
Sie nutzt die konstante Temperatur des Erdreichs über Erdsonden (Tiefenbohrung) oder Erdkollektoren (flächig verlegte Rohre). Da die Temperatur im Boden das ganze Jahr über relativ stabil bei etwa 10 °C liegt, arbeitet sie besonders effizient – mit einer JAZ von 4 bis 5. Die Erschließung ist allerdings aufwendiger und teurer.
Sie nutzt die ganzjährig konstante Temperatur des Grundwassers als Wärmequelle und erreicht die höchsten Effizienzwerte (JAZ von 4 bis 5). Allerdings setzt sie ein geeignetes Grundwasservorkommen sowie wasserrechtliche Genehmigungen voraus.
Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe rechnet sich für die meisten Eigenheime.
Übersicht: Wärmepumpenarten im Vergleich
Kriterium |
Luft-Wasser |
Sole-Wasser (Erde) |
Wasser-Wasser |
Wärmequelle |
Außenluft |
Erdreich |
Grundwasser |
JAZ (typisch) |
3–4 |
4–5 |
4–5 |
Anschaffung (vor Förderung) |
15.000–35.000 € |
30.000–50.000 € |
30.000–50.000 € |
Erschließung |
Keine |
Bohrung / Kollektor |
Brunnenbohrung |
Installation |
Einfach (1–2 Tage) |
Aufwendig (mehrere Tage) |
Aufwendig |
Platzbedarf |
Gering (Außengerät) |
Mittel bis groß |
Gering (Brunnen) |
Genehmigung |
Meist nicht nötig |
Bohrung genehmigungspflichtig |
Wasserrechtliche Genehmigung |
Kühlung |
Aktiv möglich |
Passiv + aktiv |
Passiv + aktiv |
Ideal für |
die meisten Häuser |
Nahwärmenetze |
große (Gewerbe-) Immobilien |
Wie zuverlässig ist eine Wärmepumpe im Winter?
Eine der häufigsten Fragen: „Heizt eine Wärmepumpe auch, wenn es richtig kalt wird?“ Die klare Antwort: Ja. Selbst bei Minusgraden steckt in der Außenluft noch genügend thermische Energie, die eine Wärmepumpe nutzen kann. Moderne Luft-Wasser-Wärmepumpen arbeiten zuverlässig bis zu Außentemperaturen von minus 20 °C und darunter.
Bei besonders kalten Tagen sinkt allerdings die Effizienz etwas, weil der Temperaturunterschied zwischen Außenluft und Heizwasser größer wird. Der Kompressor muss dann mehr arbeiten. Für solche Extremsituationen verfügen viele Wärmepumpen über einen integrierten Heizstab, der die Spitzenlast abfängt. In unseren Breitengraden springt er aber nur an wenigen Tagen im Jahr an.
Ihr möchtet auf eine Wärmepumpe umsteigen? Wir beraten euch persönlich und finden die passende Lösung für euer Zuhause.
Gut zu wissen: Bei Luft-Wärmepumpen kann sich bei Kälte und hoher Luftfeuchtigkeit Eis am Verdampfer bilden. Dagegen verfügen die Geräte über einen automatischen Abtauvorgang, der den Betrieb nicht spürbar beeinträchtigt. Erdwärmepumpen haben diesen Nachteil nicht – die Temperatur im Boden bleibt auch im Winter konstant.
Kann eine Wärmepumpe auch kühlen?
Ja, viele Wärmepumpen können im Sommer auch kühlen – ein Vorteil, der angesichts zunehmend heißer Sommer immer relevanter wird. Dabei gibt es zwei Varianten.
Passive Kühlung (Natural Cooling): Vor allem bei Erdwärmepumpen möglich. Die kühle Temperatur des Erdreichs wird direkt über die Fußbodenheizung in die Räume geleitet – ganz ohne Kompressorbetrieb und daher besonders sparsam.
Aktive Kühlung (Reversible Wärmepumpe): Der Wärmepumpen-Kreislauf wird umgekehrt. Statt Wärme ins Haus zu bringen, wird sie dem Innenraum entzogen und nach außen abgeführt – wie bei einer Klimaanlage. Diese Variante bietet eine stärkere Kühlleistung, verbraucht aber auch etwas mehr Strom.
Erdwärme oder Luftwärmepumpe – was ist der Unterschied?
Ihr wisst jetzt, wie eine Wärmepumpe grundsätzlich funktioniert. Aber welcher Typ passt zu eurem Haus? Die beiden beliebtesten Varianten für Einfamilienhäuser sind die Luft-Wasser-Wärmepumpe und die Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärme). Beide nutzen das gleiche Grundprinzip – der entscheidende Unterschied liegt in der Wärmequelle.
Typen der Luftwärmepumpe im Überblick
Unter dem Begriff „Luftwärmepumpe“ werden verschiedene Gerätetypen zusammengefasst.
Der Klassiker. Wie oben beschrieben, entzieht sie der Außenluft Wärme und überträgt sie auf das wasserführende Heizsystem (Heizkörper, Fußbodenheizung). Geeignet für Heizung und Warmwasser.
Erwärmt die Raumluft direkt, ohne wasserführendes Heizsystem. Eignet sich vor allem für gut gedämmte Neubauten, zum Beispiel Passivhäuser. Kann nicht zur Warmwasserbereitung genutzt werden.
Nutzt die Umgebungsluft – zum Beispiel aus dem Keller oder Hauswirtschaftsraum – ausschließlich zur Warmwasserbereitung. Eine kompakte Lösung als Ergänzung zu einem bestehenden Heizsystem.
Neben dem Außengerät muss im Keller Platz für Wärmetauscher, Kompressor, Kondensator sowie meist Warmwasser- oder Pufferspeicher eingeplant werden.
Vor- und Nachteile der Luftwärmepumpe
Vorteile:
- Günstigere Anschaffungskosten (ca. 15.000 bis 35.000 Euro inkl. Einbau vor Förderung)
- Einfache und schnelle Installation – keine Erdarbeiten oder Bohrungen nötig
- Flexibel einsetzbar: Funktioniert auf fast jedem Grundstück
- Moderne Geräte sind leise (ab ca. 34 dB) und zuverlässig bis unter minus 20 °C
Nachteile:
- Etwas geringere Effizienz als Erdwärmepumpen (JAZ 3–4 statt 4–5)
- Effizienz schwankt mit der Außentemperatur – im sehr kalten Winter etwas höherer Stromverbrauch
- Außengerät erforderlich, das Geräusche erzeugt (Abstandsregeln beachten)
Vor- und Nachteile der Erdwärmepumpe (Sole-Wasser)
Vorteile:
- Sehr hohe Effizienz (JAZ 4–5) – konstant, unabhängig von der Außentemperatur
- Geringere Betriebskosten durch niedrigeren Stromverbrauch
- Kein Außengerät nötig – keinerlei Geräuschentwicklung im Freien
- Passive Kühlung im Sommer besonders einfach und sparsam möglich
- Lange Lebensdauer, insbesondere der unterirdischen Komponenten (Erdsonden: über 50 Jahre)
Nachteile:
- Höhere Investitionskosten (ca. 30.000 bis 50.000 Euro inkl. Bohrung vor Förderung)
- Erdsonden-Bohrung oder Erdkollektor-Verlegung erforderlich – nicht auf jedem Grundstück möglich
- Genehmigungen für Erdsondenbohrungen notwendig
- Längere Planungs- und Installationszeit
Erdwärme oder Luftwärmepumpe im Altbau
Im Altbau ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe in den meisten Fällen die pragmatischere Wahl. Sie lässt sich unkompliziert nachrüsten und benötigt weder aufwendige Bohrungen noch große Gartenflächen. Wichtig ist eine vernünftige Dämmung und passende Heizflächen. Fußbodenheizung ist ideal, aber auch größere Heizkörper funktionieren gut: Viele Fachleute bestätigen, dass Wärmepumpen auch ohne Fußbodenheizung im Bestand effizient arbeiten können.
„Eine Erdwärmepumpe kann sich im Altbau dann lohnen, wenn ein ausreichend großes Grundstück vorhanden ist, langfristig besonders niedrige Betriebskosten angestrebt werden und die höhere Anfangsinvestition tragbar ist“, bestätigt Sebastian Bock, Leiter Energielösungen Privatkunden bei der RheinEnergie. „Durch die konstante Wärmequelle ist sie gerade bei schlechter gedämmten Gebäuden oft effizienter als eine Luft-Wärmepumpe.“
Erdwärme oder Luftwärmepumpe im Neubau
Im Neubau stehen euch grundsätzlich alle Türen offen. Dank guter Dämmung und häufig vorhandener Fußbodenheizung arbeiten beide Varianten hier sehr effizient. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe ist auch im Neubau die beliebteste Lösung, weil sie schnell installiert ist und die Gesamtkosten überschaubar bleiben.
Wenn ihr allerdings ein größeres Grundstück habt und langfristig die niedrigsten Betriebskosten anstrebt, kann sich eine Erdwärmepumpe lohnen. Bei einem Neubau lassen sich die Erdarbeiten außerdem gut in die Bauplanung integrieren, was zusätzliche Kosten minimiert. Außerdem bietet die Erdwärmepumpe im Sommer eine besonders energiesparende Kühlmöglichkeit.
Erdwärme oder Luftwärmepumpe: Kosten im Vergleich
Kostenposition |
Luft-Wasser-WP |
Erdwärme-WP (Sole) |
Gerät + Einbau |
15.000–35.000 € |
20.000–35.000 € |
Erschließung |
Keine |
10.000–20.000 € |
Gesamt (vor Förderung) |
15.000–35.000 € |
30.000–50.000 € |
Jährl. Stromkosten (ca.) |
1.000–1.500 € |
700–1.000 € |
Wartung (jährlich) |
100–250 € |
100–200 € |
Wichtig: Dank der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) sind bis zu 70 Prozent der förderfähigen Kosten als Zuschuss drin. Die maximalen förderfähigen Kosten liegen bei 30.000 Euro für die erste Wohneinheit – das ergibt einen Zuschuss von bis zu 21.000 Euro. Damit reduziert sich der Eigenanteil erheblich.
Auf die Betriebskosten geschaut, punktet die Erdwärmepumpe: Durch ihre höhere Effizienz liegt der jährliche Stromverbrauch spürbar niedriger. In einem durchschnittlichen Einfamilienhaus mit 130 Quadratmetern können bei Erdwärme jährliche Stromkosten von rund 700 bis 1.000 Euro zusammenkommen, bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe 1.000 bis 1.500 Euro – abhängig vom Stromtarif und dem individuellen Wärmebedarf.
Warum Wärmepumpen wichtig für die Wärmewende sind
Rund ein Drittel der CO₂-Emissionen in Deutschland stammt aus dem Gebäudesektor. Wer heute in eine Wärmepumpe investiert, leistet einen konkreten Beitrag zur Wärmewende – und handelt zugleich wirtschaftlich klug.
Denn unabhängig davon, wie sich die Reform des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) hin zum Gebäudemodernisierungsgesetz (GMG) entwickelt: Wer weiterhin mit Gas oder Öl heizt, muss alleine aufgrund des CO₂-Preises mit deutlich steigenden Kosten rechnen. Wer hingegen jetzt auf eine Wärmepumpe umsteigt, sichert sich nicht nur attraktive Förderungen, sondern auch langfristig planbare und günstigere Heizkosten.
Geschickt platziert fügt sich eine Wärmepumpe beinahe unsichtbar ans Haus an.
Auch die RheinEnergie setzt in Köln große Zeichen für die Wärmewende: An unserem Heizkraftwerk-Standort in Köln-Niehl entsteht Europas größte Flusswasser-Wärmepumpe mit 150 Megawatt Leistung. Ab 2028 wird sie rund 50.000 Kölner Haushalte mit strombasierter Fernwärme versorgen. Die Anlage nutzt die Wärmeenergie des Rheins – nach dem gleichen Prinzip, das ihr nun kennst, nur im XXL-Format.
Fazit: Die Zukunft heizt mit Strom
Eine Wärmepumpe ist eine clevere Investition in die Zukunft – für euer Portemonnaie und fürs Klima. Das Prinzip ist denkbar einfach: Kostenlose Umweltwärme wird mit einem geringen Anteil Strom auf Heiztemperatur gebracht. Ob Luft-Wasser- oder Erdwärmepumpe – beide Varianten haben ihre Stärken.
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe ist die unkomplizierteste und günstigste Lösung – ideal für die meisten Eigenheime, ob Neubau oder Altbau. Die Erdwärmepumpe bietet höchste Effizienz und die niedrigsten Betriebskosten, erfordert aber mehr Aufwand bei der Erschließung.
Welche Variante die richtige für euch ist, hängt von Gebäude, Grundstück und Budget ab. Wir helfen euch gerne dabei, die passende Lösung zu finden – von der Beratung über den Förderantrag bis hin zur Installation.