Luftwärmepumpen: Wie sie funktionieren und wann sie sich lohnen

Zu den Wärmepumpen gehören Sole-Wasser-Wärmepumpen (auch Erdwärmepumpen genannt), Wasser-Wasser-Wärmepumpen (auch Grundwasserwärmepumpen) und die Luft-Wasser- bzw. Luft-Luft-Wärmepumpen. 

Während andere Wärmepumpen zur Wärmegewinnung auf das Erdreich oder das Grundwasser zugreifen, nehmen Luftwärmepumpen Wärme aus der Umgebungsluft auf. Das geschieht mithilfe von Ventilatoren, die die Luft ansaugen. Unterschieden wird bei diesem Typ zwischen Luft-Wasser- und Luft-Luft-Wärmepumpen. Luft-Wasser-Wärmepumpen werden oft auch nur Luftwärmepumpen genannt.

Funktion von Luft-Wasser-Wärmepumpen

Luft-Wasser-Wärmepumpen verfügen über einen Kältemittelkreislauf. Die von den Ventilatoren angesaugte Luft erwärmt das zirkulierende Kältemittel, das einen sehr geringen Siedepunkt hat. Selbst bei geringen Außentemperaturen wird das ursprünglich flüssige Kältemittel stark genug erwärmt, um seinen Aggregatzustand zu verändern und zu verdampfen.

Mittels eines Kompressors wird das verdampfte Kältemittel verdichtet, also der Druck erhöht. Dadurch steigt die Temperatur des gasförmigen Kältemittels an. Im Inneren des Hauses kann die Wärme aus der Luftwärmepumpe nun für die Heizung oder die Warmwasserbereitung genutzt werden. Indem das unter hohem Druck stehende Kältemittel Wärme abgibt, kühlt es ab und verflüssigt sich wieder. Es wird durch den Kreislauf zurückgeführt und kann erneut Wärme aus der Außenluft aufnehmen.

Falls das durch die Luftwärmepumpe erhitzte Wasser aktuell nicht als Warmwasser oder für die Heizung benötigt wird, kann es in einem gedämmten Pufferspeicher zwischengelagert werden. Auf diese Weise steht die erzeugte Wärme auch später noch zur Verfügung, z.B. dann, wenn die Wärmepumpe nicht mehr mit Solarstrom betrieben werden kann. Eine weitere sinnvolle Ergänzung für eine Luftwärmepumpe ist ein Heizstab. Zwar können Luftwärmepumpen auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen noch Wärme für Heizung und Warmwasser erzeugen, ein Heizstab unterstützt die Heizleistung bei Bedarf jedoch zusätzlich.

Funktion von Luft-Luft-Wärmepumpen

Anders als Luft-Wasser-Wärmepumpen beinhalten Luft-Luft-Wärmepumpen keinen Kältemittelkreislauf. Stattdessen wird bei Luft-Luft-Wärmepumpen die von außen angesaugte Frischluft mit der Wärme der Abluft erwärmt. Man spricht daher auch von Lüftungswärmesystemen oder noch einfacher von einer Klimaanlage. Für den Wärmeaustausch wird ein großflächiger  Plattenwärmetauscher verwendet. 

Da Luft-Luft-Wärmepumpen eignen sich vor allem für Standorte mit mildem Klima oder für gut gedämmte Gebäude. Hier kommen Passivhäuser oder Niedrigenergiehäuser infrage. Luft-Wasser-Wärmepumpen eignen sich hingegen für den Einsatz in verschiedenen Gebäudetypen und an unterschiedlichen Standorten.

Energie für Luftwärmepumpen bereitstellen

Sowohl die Ventilatoren als auch der Kompressor bei Luft-Wasser-Wärmepumpen werden mit Strom betrieben. Aufgrund ihrer Effizienz sind Luftwärmepumpen eine umweltfreundliche Alternative, insbesondere zu Öl- oder Gasheizungen. Wie die Ökobilanz einer Luftwärmepumpe letztendlich ausfällt, ist aber stark abhängig davon, wie der Strom für den Betrieb erzeugt wird.

Wer besonderen Wert auf einen geringen ökologischen Fußabdruck legt, sollte auf Ökostrom setzen. Da eine Luftwärmepumpe im laufenden Betrieb keine CO2-Emissionen verursacht, lässt sich durch die Nutzung von Ökostrom ein nahezu klimaneutraler Betrieb erreichen. Aus ökologischer Sicht noch gewinnbringender ist die Kombination einer Luft-Wasser-Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage.

Wer Strom für eine Luftwärmepumpe aus der eigenen Photovoltaikanlage gewinnt, handelt nicht nur ökologisch verantwortungsvoll, sondern senkt auch seine Stromkosten. Die Wärmepumpe fungiert als zusätzlicher Verbraucher, wodurch sich der Eigenverbrauch an Solarstrom optimieren lässt. Das lohnt sich auch finanziell, denn der Eigenverbrauch von Solarstrom ist die rentabelste Möglichkeit, eine PV-Anlage zu nutzen.

Zu beachten ist jedoch, dass im Winter der Wärmebedarf steigt, während zugleich der Ertrag einer Photovoltaikanlage sinkt. Aus diesen Gründen lässt sich auch mit einer PV-Anlage keine vollständige Unabhängigkeit vom Stromnetz erreichen. Die Erfahrungen zeigen, dass Luftwärmepumpen im Winter nur zuverlässig betrieben werden können, wenn Strom aus dem öffentlichen Netz zugekauft wird. Dennoch zahlt sich die Anschaffung bei sorgfältiger Planung sowohl finanziell als auch ökologisch aus. 

Als umweltschonende und effiziente Heizsysteme bringen Luftwärmepumpen mehrere Vorteile mit sich, auf die im Folgenden näher eingegangen werden soll.

Ökologische Aspekte von Luftwärmepumpen

Luftwärmepumpen nutzen vorhandene Wärmeenergie aus der Umgebungsluft. Diese Umgebungswärme steht nahezu unbegrenzt zur Verfügung. Fossile Brennstoffe wie etwa Kohle kommen nur zum Einsatz, wenn der für den Betrieb notwendige Strom damit erzeugt wird. Alternativ kann eine Luftwärmepumpe mit Ökostrom oder mit selbst erzeugtem Solarstrom aus der eigenen Photovoltaikanlage betrieben werden. Der Betrieb ist dann nahezu klimaneutral.

Luftwärmepumpen arbeiten effizient

Wie alle Wärmepumpen arbeitet auch eine Luftwärmepumpe deutlich effizienter als die bisher gängigen Gas- und Ölheizungen. Während Gas- und Ölheizungen mit sehr hohem Wirkungsgrad die Brennstoffe bestenfalls in einem Verhältnis von annähernd 1:1 umwandeln können, erreichen Wärmepumpen eine Jahresarbeitszahl zwischen 3 und 5 – das heißt aus einer kWh eingesetzter elektrischer Energie werden drei bis fünf kWh thermischer Energie erzeugt.

Luftwärmepumpen sind die am wenigsten effizienten unter den Wärmepumpen, weisen aber dennoch deutlich höhere Wirkungsgrade als Gas- oder Ölheizungen auf. Die Verbraucherzentrale geht von einer durchschnittlichen Jahresarbeitszahl von 2,8 für Luftwärmepumpen aus.

Mit einer Luftwärmepumpe Kosten senken

Ist eine Luftwärmepumpe erst einmal installiert, verursacht sie im laufenden Betrieb vergleichsweise geringe Kosten. Der größte Posten sind die Stromkosten, die mittels günstiger Tarife oder der Nutzung von selbst erzeugtem Solarstrom gesenkt werden können. Insgesamt sind Luftwärmepumpen günstige, effiziente Heizsysteme.

Einfache Montage

Anders als bei Erdwärme- und Grundwasser-Wärmepumpen werden für die Installation von Luftwärmepumpen keinerlei Genehmigungen benötigt. Die Anlage muss lediglich beim Netzbetreiber angemeldet werden.

Außerdem ist die Installation von Luftwärmepumpen unabhängig vom Standort, anders als etwa bei der Wärmegewinnung aus Grundwasser. Lediglich der ausreichende Mindestabstand zum Nachbargrundstück sollte eingehalten werden.

Luftwärmepumpen können auch innen aufgestellt werden und lassen sich daher auch in Gebäuden ohne eigenen Außenbereich installieren. Dafür müssen Sie jedoch bauliche Änderungen einplanen, da für die Luftkanäle Wanddurchbrüche benötigt werden

Obwohl Luft-Wasser-Wärmepumpen für Heizung und Warmwasser oft eine kostengünstige und umweltschonende Lösung bieten, gibt es auch einige Nachteile. So sind sie nicht für alle klimatischen Bedingungen geeignet. Während Luft-Wasser-Wärmepumpen bis -20 °C eingesetzt werden können, kommt die Luft-Luft-Wärmepumpe bei sehr tiefen Außentemperaturen an ihre Grenzen. 

Die Lautstärke von Luftwärmepumpen

Häufig wird die Lautstärke einer Luft-Wasser-Wärmepumpe als Nachteil angeführt. Tatsächlich verursachen die Ventilatoren von Luftwärmepumpen Geräuschemissionen. Diese unterscheiden sich je nach Modell und können als kaum wahrnehmbar, jedoch auch als störend empfunden werden. Die Innenaufstellung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe verlagert die Geräuschemissionen ins Innere des Gebäudes, sodass Nachbarn nicht gestört werden.

In aller Regel genügt allerdings schon eine Aufstellung fernab von Schlafräumen und mit mindestens drei Metern Abstand zum Nachbargrundstück, um eine Luftwärmepumpe so zu betreiben, dass sie nicht stört. Die Installation auf einem Sockel oder der Einsatz von dämmenden Materialien sowie die Verwendung einer Schallschutzhaube verringern die Lautstärke zusätzlich.

Hohe einmalige Anschaffungskosten

Luftwärmepumpen sind im Vergleich zu anderen Wärmepumpen günstig, jedoch immer noch teurer als beispielsweise Gasbrennwertheizungen oder ein Anschluss ans Fernwärmenetz. Mit guter Planung amortisieren sich die Kosten jedoch über die Jahre.

Der Stromverbrauch einer Luftwärmepumpe

Alle Wärmepumpen werden mit Strom betrieben, für den im laufenden Betrieb auch die höchsten Kosten anfallen. Allerdings ist zu beachten, dass Wärmepumpen zwar Strom, dafür aber keine zusätzlichen fossilen Brennstoffe verbrauchen und aufgrund ihrer Effizienz außerdem das Vielfache der eingebrachten elektrischen Energie an Wärmeenergie produzieren.

Luftwärmepumpen eignen sich vor allem für den Einsatz in gut gedämmten Gebäuden. Daher sind sie im Rahmen eines Neubaus in aller Regel eine sinnvolle Alternative zu traditionellen Heizsystemen. Dennoch denken auch viele Eigentümer von Bestandsbauten darüber nach, eine Wärmepumpe zu kaufen.

Die anfänglich hohen Kosten für die Anschaffung einer Wärmepumpe rentieren sich mit der Zeit aufgrund der eingesparten Heizkosten. Moderne Luftwärmepumpen können auch Bestandsgebäude zuverlässig mit Wärme versorgen. Da sie jedoch unter den Wärmepumpen die am wenigsten effizienten sind, sind für Altbauten oder schlecht gedämmte Gebäude tendenziell andere Arten von Wärmepumpen vorzuziehen.

Auch die vorhandenen Heizkörper spielen eine Rolle bei der Entscheidung. Luftwärmepumpen arbeiten umso effizienter, je geringer die Vorlauftemperatur der Heizkörper ist. Die Vorlauftemperatur hängt wiederum von der Größe der Heizfläche ab. Idealerweise wird eine Luftwärmepumpe daher mit einer Wand- oder Fußbodenheizung oder zumindest mit groß dimensionierten Heizkörpern kombiniert.

Die Preise für Luftwärmepumpen schwanken je nach Marktlage und lassen sich nicht pauschal angeben. Fest steht jedoch, dass sich die Kosten für eine Luftwärmepumpe bei einer gut geplanten Anlage über die Zeit amortisieren, da die Kosten für Heizung und Warmwasserbereitung deutlich sinken.

Ob und wie schnell sich die Investition in eine Luftwärmepumpe auszahlt, hängt von verschiedenen Faktoren ab:

• Zustand und Dämmung des Gebäudes: Die Wärmedämmung des Gebäudes hat Einfluss auf den Bedarf an Wärmeenergie. Moderne Fenster und eine gute Dämmung insbesondere des Daches reduzieren die Kosten für die Wärmeerzeugung.
• Größe der Anlage: Während eine zu groß dimensionierte Wärmepumpe sich aufgrund der hohen Kosten nicht amortisiert, versorgt eine zu kleine Wärmepumpe das Gebäude nicht ausreichend mit Wärme. Eine gute Planung ist hier also sehr wichtig.
• Außentemperatur: Sinkt die Außentemperatur stark ab, muss die Wärmepumpe intensiver arbeiten, um ausreichend Wärme zu produzieren. Das erhöht die Stromkosten.
• Ausstattung der Anlage: Die Anschaffung eines Pufferspeichers ist empfehlenswert. Der Speicher ermöglicht es, zu heizen und warmes Wasser zu nutzen, auch wenn die Anlage gerade nicht in Betrieb ist.
• Strompreise: Da die Stromkosten den größten Posten für den laufenden Betrieb einer Wärmepumpe ausmachen, ist die aktuelle Marktlage in Bezug auf Strom ebenfalls relevant.

Wenn Sie es in Betracht ziehen, eine Luftwärmepumpe zu kaufen, sollten Sie die derzeitigen Wärmepumpen Förderungen nutzen. Im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG EM) und der Förderung 261 der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) erhalten Sie attraktive Zuschüsse und zinsgünstige Kredite. Wenn Sie eine alte Gas- oder Ölheizung austauschen möchten, die älter ist als 20 Jahre, erhalten Sie zusätzlich einen Heizungs-Tausch-Bonus von 10 % der förderfähigen Kosten.

Darüber hinaus bieten auch einzelne Kommunen diverse Förderprogramme für Wärmepumpen an. Bitte informieren Sie sich hierzu stets bei den zuständigen Ämtern an Ihrem Wohnort.

Die Kosten für Luftwärmepumpen mit Förderungen senken

Wenn Sie es in Betracht ziehen, eine Luftwärmepumpe zu kaufen, sollten Sie die derzeitigen Förderungen nutzen. Im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG EM) und der Förderung 261 der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) erhalten Sie attraktive Zuschüsse und zinsgünstige Kredite. Wenn Sie eine alte Gas- oder Ölheizung austauschen möchten, die älter ist als 20 Jahre, erhalten Sie zusätzlich einen Heizungs-Tausch-Bonus von 10 % der förderfähigen Kosten.

Darüber hinaus bieten auch einzelne Kommunen diverse Förderprogramme für Wärmepumpen an. Bitte informieren Sie sich hierzu stets bei den zuständigen Ämtern an Ihrem Wohnort.