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Je nach Art des Gebäudes und der Umgebung beziehungsweise des umgebenden Terrains sind unterschiedliche Arten von Wärmepumpen für die Energieversorgung geeignet. Um die richtige Entscheidung für ein bestimmtes Wärmepumpen-System zu treffen, sollten Hausbesitzer die Vor- und Nachteile der einzelnen Wärmpumpen-Typen kennen.

Wärmepumpen gehören zu den beliebtesten Systemen, um erneuerbare Energien zur Wärmeerzeugung in Ein- und Mehrfamilienhäusern einzusetzen. Durch das Aufnehmen von Wärmeenergie aus der Umgebung und das Umsetzen dieser Energie in Heizungswärme können Heizungs- und Warmwasseranlagen betrieben werden. Dabei wird die notwendige Energie entweder aus der Luft, dem Grundwasser oder dem Erdboden entnommen.

1. Art der Energiegewinnung

Zunächst muss unterschieden werden nach der Art der Energiegewinnung: aus Luft, Erdreich oder Grundwasser. Und so nennen sich diese Wärmepumpen dann auch Luftwärmepumpe, Erdwärmepumpe oder Grundwasserwärmepumpe.

Luftwärmepumpe

1.1. Kurzinfo Luftwärmepumpe

Prinzip Aerothermie: Wärme aus der Umgebungsluft (entweder innerhalb oder außerhalb des Gebäudes) wird innerhalb der Luftwärmepumpe weiter erhitzt
Ausführungen - Luft-Luft-Wärmepumpe: Die Luft wird direkt als Wärmeträger verwendet
- Luft-Wasser-Wärmepumpe: Die Wärme der Luft wird auf ein Kältemittel übertragen
- Split-Wärmepumpe: Kombination aus einer Außen- und einer Inneneinheit
Einsatzgebiete nur in Verbindung mit einer Niedrigtemperaturheizung und einem gut isolierten Haus effizient zu betreiben
Jahresarbeitszahl die durchschnittliche JAZ der im Neubau betriebenen Luftwärmepumpen liegt bei 2,9
Kosten Gesamt-Preis meist zwischen 12.000 und 15.000
Vorteile geringe Anschaffungspreise als Grundwasser- und Erdwärmepumpe, flexibel innen und außen einsetzbar, geringe Wartung, keine Abhängigkeit von Öl oder Gas
Nachteile Effizienz nicht ganzjährig gleichbleibend, geringerer Wirkungsgrad als bei anderen Wärmepumpen-Typen, Abhängigkeit von Stromkosten
Ausführliche Informationen zu Luftwärmepumpen erhalten Sie hier.​
Erdwärmepumpe

1.2. Kurzinfo Erdwärmepumpe

Prinzip Geothermie: Wärme aus dem Erdreich wird von einem Kältemittel aufgenommen und innerhalb der Wärmepumpe weiter erhitzt
Ausführungen Wärmeaufnahme über ...
- Erdkollektoren, die flächig knapp unter der Erde verlegt werden
- Erdsonden, die senkrecht bis zu 100 Meter in die Tiefe reichen
Einsatzgebiete ideal wirtschaftlich können Erdwärmepumpen als Niedertemperaturheizung betrieben werden (45 bis 50°C)
Jahresarbeitszahl die durchschnittliche JAZ der im Neubau betriebenen Luftwärmepumpen liegt bei 3,9
Kosten mit Bohrarbeiten zwischen 13.000 und 19.000 Euro
Vorteile äußerst hohe Effizienz und Umweltschutz durch Nutzung von kostenloser Erdwärme
Nachteile höhere Anschaffungskosten als bei herkömmlichen Heizsystemen, teure Bohrung, Abhängigkeit vom Strompreis
Ausführliche Informationen zu Erdwärmepumpen erhalten Sie hier.​
Grundwasserwärmepumpe

1.3. Kurzinfo Grundwasserwärmepumpe

Prinzip Hydrothermie: Die Wärmeenergie des oberflächennahen Grundwassers wird nutzbar gemacht
Ausführungen - Direktbetrieb: Das Grundwasser selbst wird zur Wärmepumpe geleitet und weiter erhitzt
- Mit Kältemittel: Das Grundwasser wird durch einen Zwischenwärmetauscher geleitet, wo die Wärmeenergie auf ein Kältemittel übertragen wird
Einsatzgebiete wie alle Wärmepumpen am besten mit einem niedrigen Heizungsvorlauf 
Jahresarbeitszahl teilweise über 5
Kosten mit Bohrarbeiten durchschnittlich zwischen 16.000 und 17.000 Euro
Vorteile höchster Wirkungsgrad aller Wärmepumpen, umweltfreundlich, geringe Betriebskosten, keine Abhängigkeit von Rohstoff-Preisen
Nachteile es müssen viele Einstiegsvoraussetzungen erfüllt werden (wasserrechtliche Erlaubnis sowie passende Qualität, Tiefe und Fließgeschwindigkeit des Grundwassers), teure Bohrungen
Ausführliche Informationen zu Grundwasserwärmepumpen erhalten Sie hier.​

1.4. Wärmepumpe - Welche ist die Richtige?

Das folgende Video erklärt in 6 Minuten, welche Wärmepumpe in welchem Fall die Richtige ist.

2. Arten von Wärmepumpen nach Funktionsweise

2.1. Kompressionswärmepumpe

  • Kompressionswärmepumpen sind die wohl am häufigsten genutzte Form moderner Wärmepumpen in Ein- oder Zweifamilienhäusern.
  • Die Wärme, die in einer Kompressionspumpe gewonnen wird, stammt entweder aus der Luft, der Erde oder dem Grundwasser.

Damit auch bei vergleichsweise niedrigen Umgebungstemperaturen Wärme für warmes Wasser und Heizung erzeugt werden kann, sind die im System der Wärmepumpe enthaltenen Flüssigkeiten, die sogenannten Kältemittel, so gewählt, dass sie bereits bei sehr geringen Temperaturen verdampfen. Um eine solche Kompressionswärmepumpe betreiben zu können, muss zunächst Energie zugeführt werden, mit der ein Kompressor im Kreislauf des Systems das gasförmige Kältemittel verdichten kann.

Anschließend erfolgt im Kondensator die Abkühlung, wodurch die Wärmeenergie gewonnen und das Kältemittel wieder flüssig wird. In der Regel muss ca. ein Fünftel bis ein Drittel der so gewonnenen Energie als Antriebsenergie (Strom) für den Kompressor aufgewandt werden. Meist werden Kompressionswärmepumpen mit Strom betrieben.

  • Eine Kompressionswärmepumpe kann das Heizwasser auf maximal 55 Grad Celsius erwärmen, weshalb in Kombination mit einer solchen Pumpe der Einbau sogenannter Niedrigtemperaturheizsysteme (z.B. Fußbodenheizung) notwendig ist.
  • Diese Form der Wärmepumpe hat den Vorteil, auf vergleichsweise kleinem Raum nutzbar und in jeder Umgebung einsetzbar zu sein.

Wie funktioniert eine Kompressionswärmepumpe?

2.2. Adsorptionswärmepumpe

Adsorptionswärmepumpen können an Wärmequellen aus dem Erdreich, der Luft oder dem Grundwasser angeschlossen werden. Als Kältemittel kommt Wasser zum Einsatz, welches an einem festen Material, dem sogenannten Sorptionsmittel, vorbeiläuft. Als Sorptionsmittel kommt in Adsorptionswärmepumpen beispielsweise ein umweltfreundlicher Stoff namens Zeolith vor.

Das Sorptionsmittel saugt gewissermaßen das Wasser an, so dass keine Antriebsenergie benötigt wird. Die Adsorption ist ein chemischer Vorgang bei dem Wärme entsteht. Diese Wärme wird dann genutzt um das Heizungssystem zu versorgen.

Das Sorptionsmittel kann nicht unendlich Wasser aufnehmen. Daher muss der Vorgang auch wieder rückgängig gemacht werden. Dies geschieht indem ein Gas-Brenner dem Sorptionsmittel Hitze zuführt. Dadurch trocknet das Sorptionsmittel und das Wasser verflüssigt sich wieder. Ein Wärmetauscher kann die Wärme, die bei der Kondensation entsteht, nutzbar machen. Sobald das Kältemittel wieder flüssig ist, ist der Kreislauf geschlossen und kann von neuem beginnen.

  • Letztlich müssen Adsorptionswärmepumpen also immer noch mit einem herkömmlichen Brennstoff kombiniert werden, beispielsweise Gas.
  • Aber mit der Umweltwärme, welche zusätzlich nutzbar gemacht wird, spart man rund ein Viertel Brennstoffkosten ein.

Darüber hinaus glänzen diese Wärmepumpen mit dem Umstand, dass sie komplett wartungsfrei sind und Erdbohrungen von ca. 50 Metern Tiefe ausreichen.

Man könnte so richtigerweise sagen: Adsorptionswärmepumpen verbinden Gas-Brennwertheizungen mit den Vorteilen von erneuerbaren Energien. Adsorptionswärmepumpen können Wirkungsgrade bis ungefähr 125% erreichen.

Wie funktioniert eine Adsorptionswärmepumpe?

2.3. Absorptionswärmepumpe

Auch eine Absorptionswärmepumpe kann sowohl aus der Luft wie auch aus der Erde oder aus Wasser gewonnene Wärme nutzbar machen. Ähnlich wie die Adsorptionswärmepumpe basiert sie auf dem Prinzip der Sorption, bei der das gasförmige Kältemittel in einem Sorptionsmittel, welches in diesem Fall in einer flüssigen Lösung aus Ammoniak und Wasser besteht, absorbiert wird. Bei der Absorptionswärmepumpe geht das Kältemittel im Sorptionsmittel komplett auf, daher der Name Absorption.

Im Austreiber werden Kälte- und Sorptionsmittel voneinander getrennt und die vom Kältemittel gespeicherte Wärmeenergie entnommen.

  • Mit einer Absorptionswärmepumpe können selbst traditionelle Heizkörper mit hohen Vorlauftemperaturen von rund 70 Grad versorgt werden.
  • Zum Trennen des Sorptions- und Kältemittels wird bei dieser Wärmepumpe allerdings Wärmeenergie durch das Verbrennen von Erdgas benötigt.

Die Hersteller von Absorptionswärmepumpen geben Wirkungsgrade von bis ca. 165% an. Die Anlagen sind im Grunde wartungsfrei, da kaum bewegliche Teile innerhalb der Wärmepumpe verwendet werden.

Wie funktioniert eine Absorptionswärmepumpe?

Was ist der Unterschied zwischen Absorption und Adsorption?

2.3.1. Wussten Sie schon: Was ist der Unterschied zwischen Absorption und Adsorption?

Bei der Absorption (lat.: aufsaugen) wird eine Flüssigkeit oder ein Gas komplett aufgesaugt. Das kennt man beispielsweise von zuhause, wenn man ein Getränk verschüttet; mit einem Haushaltstuch kann man dieses komplett aufsaugen. Ein anderes Beispiel wäre das Mischen von zwei Getränken. Einen Absorption kann nicht ohne weiteres einfach rückgängig machen.

Bei der Adsorption (lat.: ansaugen) haftet die Flüssigkeit oder das Gas nur an der Oberfläche, es dringt nicht hinein. Daher kann die Adsorption auch relativ leicht wieder rückgängig gemacht werden. Im Alltag wird das Prinzip beispielsweise in Aquarium-Filtern verwendet, wo Aktivkohle das Wasser reinigt.

2.4. Brauchwasserwärmepumpe bzw. Warmwasser-Wärmepumpe

Die Brauchwasserwärmepumpe, oft auch als Warmwasser-Wärmepumpe bezeichnet, ist ein kompaktes Gerät mit den ungefähren Maßen eines großen Kühlschranks. Sie ist eine Luftwärmepumpe und funktioniert nach dem Prinzip der Kompressionswärmepumpe, wird jedoch ausschließlich zum Erhitzen des Brauchwassers für ein Haus eingesetzt. Eine solche Anlage ist sehr kostengünstig – und rentiert sich schnell, da sie sehr stromsparend arbeitet.

Warmwasser-Wärmepumpen ziehen die Wärme aus der Raumluft, z. B. aus Ihrem  Kellerraum, und nutzen diese zur Erwärmung von Brauchwasser.  Wie klar sein dürfte, werden gerade Kellerräume oft passiv beheizt, z.B. durch Ihren installierten Heizkessel oder durch elektrische Geräte wie Waschmaschine und Trockner, welche unter viel Wärme abstrahlen.

Normalerweise “verpufft” diese Wärme fast ungenutzt, da man sich eher selten im Keller aufhält und dort keine mollig Warme Umgebung benötigt.

Anstatt diese ganze Energie also ungenutzt zu lassen, fängt die Warmwasser-Wärmepumpe diese ein, so dass bis zu 60-70% der zur des Brauchwassers aus dieser so gewonnen Energie erwärmt werden können. Die Warmwasser-Wärmepumpe saugt über eine Ventilator die Umgebungsluft im Raum an und entzieht überschüssige Wärme.

So gewonnene Energie wird dann zur Erwärmung des Brauchwassers genutzt. Wird die gewonnenen Wärme in den integrierten Speicher eingetragen, kann man ein ganzes Einfamilienhaus mit Warmwasser versorgen.

Als Standort für eine solche Wärmepumpe eignet sich beispielsweise der Waschkeller besonders gut. Denn die dort arbeitenden Maschinen wie Waschmaschine und Trockner geben Wärmeenergie ab – die durch die Wärmepumpe direkt genutzt werden kann.

Welche Vorteile hat die Anlage?

  • Ein vorteilhafter Nebeneffekt ist, dass durch den Einsatz der Wärmepumpe die Luftfeuchtigkeit im Waschkeller gesenkt wird.
  • Und das zu günstigen Anschaffungskosten und mit  einem weiteren Schritt in Richtung Unabhängigkeit durch erneuerbare Enegie.

Warmwasser-Wärmepumpen in Kompaktbauweise können mit geringem Installationsaufwand schnell in Betrieb genommen werden, da die Wärmepumpe meist nur noch an die Wasserleitungen angeschlossen werden und ansonsten einfach ein Stecker in die Steckdose gehört.

Zu empfehlen ist die Warmwasser-Wärmepumpen mit selbst erzeugtem Strom aus einer Photovoltaik-Anlage zu nutzen denn:

  • das steigert den Eigenverbrauch der PV-Anlage
  • Warmwasser gibt es dann fast kostenlos

Möchte man sein Brauchwasser aus regenerativen Quellen erwärmen, dann bietet die Warmwasser-Wärmepumpe also eine einfache und bequeme Lösung.

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