Kapitel 2: Funktionen & Technische Grundlagen
Funktion & Aufbau einer Wärmepumpe
Arian Elezkurtaj
Stand:
16.10.25
Eine Wärmepumpe nutzt die Energie aus der Umgebung, um ein Haus zu heizen und Warmwasser zu erzeugen. Sie entzieht der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser Wärme und hebt diese mit Strom auf ein höheres Temperaturniveau an. So funktioniert das Heizen effizient, klimafreundlich und zuverlässig, auch wenn es draußen kalt ist.
Zusammenfassung
Eine Wärmepumpe nutzt Umweltwärme aus Luft, Erde oder Wasser und bringt sie mithilfe von Strom auf ein höheres Temperaturniveau, um Gebäude effizient zu heizen und Warmwasser bereitzustellen.
Das Kältemittel durchläuft einen geschlossenen Kreislauf aus Verdampfen, Verdichten, Abgeben und Entspannen. Dabei wird Wärme aufgenommen, verstärkt und an das Heizsystem abgegeben.
Die wichtigsten Komponenten sind Kältemittel, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil. Sie arbeiten zusammen, um die Umweltwärme nutzbar zu machen.
Wärmepumpen sind umweltfreundlich, zukunftssicher und verursachen niedrige Betriebskosten, benötigen jedoch eine höhere Anfangsinvestition und funktionieren am besten mit niedrigen Vorlauftemperaturen und guter Dämmung.
Auch bei Minusgraden bleibt die Wärmepumpe funktionsfähig, da das Kältemittel schon bei niedrigen Temperaturen verdampfen kann. Allerdings sinkt die Effizienz, je größer der Temperaturunterschied zwischen außen und innen ist.
Was ist eine Wärmepumpe und womit heizt sie?
Eine Wärmepumpe ist ein modernes Heizsystem, das Wärme aus der Umgebung aufnimmt, mithilfe von Strom auf eine eingestellte Temperatur bringt und dadurch das Gebäude heizt. Durch verschiedene erneuerbare Energiequellen wie Luft, Grundwasser oder das Erdreich gewinnt die Wärmepumpe Wärmeenergie und macht diese nutzbar. Es ist also eine Kombination aus Strom und Umgebungswärme, was die Heizwärme erzeugt.
Da dieser Prozess ohne umweltschädliche Emissionen abläuft, spielt der Einsatz einer Wärmepumpe eine zentrale Rolle im Klimaschutz. Sie gelten als innovative Lösung zur effizienten Beheizung und Warmwasserbereitung im Haus und nutzen dabei ein einfaches physikalisches Prinzip.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Eine Wärmepumpe funktioniert wie ein umgekehrter Kühlschrank: Sie holt Wärme aus der Umgebung (Luft, Grundwasser oder Erdreich) und bringt sie mit Hilfe von Strom auf ein höheres Temperaturniveau, damit sie Ihre Heizung nutzen kann. Dies läuft in einem ständigen Kreisprozess ab.
So läuft der Kreisprozess:
Aufnehmen: Ein Kältemittel nimmt draußen Wärme auf und verdampft dabei.
Verdichten: Ein Kompressor drückt das verdampfte Kältemittel, was eine Gasförmigen Zustand angenommen hat, zusammen. Dadurch steigt die Temperatur stark.
Abgeben: Das heiße Kältemittel gibt die Wärme an Ihr Heizsystem ab und verflüssigt sich wieder.
Entspannen: Über ein Expansionsventil sinken Druck und Temperatur. Das führt dazu, dass das Kältemittel wieder kalt wird und neue Umweltwärme aufnehmen kann. → Der Kreislauf wiederholt sich ständig
Wärmepumpe Aufbau: Was gehört alles dazu?
Im Herzstück der Anlage wird durch 5 Hauptkomponenten, der eben beschriebene Kreisprozess in Gang gesetzt.
Kältemittel: nimmt die Wärme auf und transportiert sie durch ein Rohrsystem.
Verdampfer: Das Kältemittel nimmt hier die Wärme aus der Umwelt (Luft, Erdreich, Grundwasser) auf und verdampft dabei.
Verdichter: komprimiert das Kältemittel und erhöht so die Temperatur.
Verflüssiger: gibt die Wärme an das Heizsystem ab, dabei kondensiert das Kältemittel und wird wieder flüssig.
Expansionsventil: Das Kältemittel expandiert und der Druck wird verringert. So kann es wieder Wärme im Verdampfer aufnehmen.
Was sind die Vor- und Nachteile von Wärmepumpen?
Die Wärmepumpe punktet bei Umweltfreundlichkeit, Betriebskosten und Zukunftssicherheit, erfordert aber eine höhere Anfangsinvestition und funktioniert am besten in Häusern mit niedrigen Heizwassertemperaturen (auch Vorlauftemperatur genannt).
Vorteile | Nachteile |
|---|---|
Sehr gute Umweltbilanz (deutlich weniger CO₂-Emissionen) | Hohe Investitionskosten (teurer als Öl/Gas ohne Förderung) |
Niedrige Betriebskosten | Effizient nur bei niedrigen Vorlauftemperaturen |
Staatliche Förderung bis zu 70 % | Mehr Strombedarf bei starkem Frost (sinkende Effizienz) |
Geringer Wartungsaufwand (kein Schornsteinfeger, kein Brennstoff) | Außengerät hörbar – gute Platzwahl wichtig |
Platzsparend (kein Tank, kein Gasanschluss nötig) | Je nach Gebäude evtl. bauliche Anpassungen nötig (z. B. Heizkörper, Dämmung, hydraulischer Abgleich) |
Sommerkühlung möglich | |
Zukunftssicher, politisch gefördert |
Wie funktioniert die Wärmepumpe im Winter?
Auch im Winter funktioniert die Wärmepumpe nach demselben Prinzip wie sonst. Das klingt überraschend, weil es draußen kalt ist, aber selbst bei Minusgraden steckt noch genügend Energie in der Umwelt. Das Kältemittel in der Wärmepumpe kann schon bei sehr niedrigen Temperaturen verdampfen und so diese Wärme aufnehmen. Dennoch gilt: je größer der Unterschied zwischen der Außentemperatur und der benötigten Temperatur des Heizungswassers (Vorlauftemperatur) im Haus ist, desto mehr Strom braucht die Wärmepumpe. Die Effizienz sinkt also an sehr kalten Tagen.
Wärmepumpe: Stromverbrauch pro Tag im Winter
Der tägliche Stromverbrauch einer Wärmepumpe im Winter hängt stark von Gebäude, Wetter und Heizverhalten ab. In einem modernen Einfamilienhaus liegt er meist zwischen 20 und 35 kWh. Eine 7-kW-Wärmepumpe, die ein gut gedämmtes Haus mit 160 m² und Fußbodenheizung versorgt, benötigt bei Temperaturen um den Gefrierpunkt im Durchschnitt rund 25 bis 35 kWh Strom pro Tag.
Kann ich eine Wärmepumpe mit normalen Heizkörpern betreiben?
Kurz gesagt: Ja, eine Wärmepumpe kann auch mit klassischen Heizkörpern, wie Glieder-, Paletten- oder Röhrenheizkörper, betrieben werden. Jedoch sollte die Heizlast niedrig genug und die Heizkörper groß genug sein, damit die Vorlauftemperatur nicht dauerhaft über ca. 55 °C steigen muss.
Fazit
Die Wärmepumpe ist im Grunde kein kompliziertes Gerät. Es nutz Umgebungswärme, welche durch Strom auf ein höheres Niveau gebracht wird, um so Ihr zu Hause aufzuheizen und das auch bei kalten Außentemperaturen. Dabei durchläuft ein Kältemittel einen Kreisprozess, der sich ständig wiederholt. Die Anfangsinvestition ist zwar hoch und das Gerät stellt Bedingungen, um effizient zu funktionieren, stellt aber eine umweltfreundlichere, zukunftssichere und im Betrieb günstigere Alternative zu Heizsystemen mit fossilen Energieträgern (Gas/Öl) dar.
