Luft-Wasser-Wärmepumpe: klimafreundlich heizen

Inhaltsverzeichnis:

• Wie funktioniert eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?
• Funktionsweise der Luft-Wasser-Wärmepumpe: Ein intelligenter Kreislauf ermöglicht Heizen und Kühlen gleichermaßen
• Steigende Absatzzahlen der Luft-Wasser-Wärmepumpe
• Wo kann man eine Luftwärmepumpe aufstellen?
• Aufstellvarianten im Detail
• Vorteile & Nachteile einer Luftwärmepumpe
• Welche Heizkörper für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?
• Wie hoch sind die Kosten?
• Der Stromverbrauch
• Möglichkeiten der Förderung
• Wann lohnt sich eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?
• Alternative: Hybrid-Wärmepumpe
• FAQ

Das folgende Video der Firma Bosch stellt einige Wärmepumpenarten vor und erklärt die Funktionsweise:

Die Luft-Wasser-Wärmepumpe (LWWP) für Heizung und Warmwasser saugt Außenluft an, um mit deren Energie das Innere eines Hauses zu heizen. Sie kann entweder im Außenbereich oder im Keller des Hauses aufgestellt werden. Hierfür wird ca. 1 m³ Raum für die Technik benötigt.

Im Vergleich zu Sole-Wasser-Wärmepumpen und Wasser-Wasser-Wärmepumpen kommt eine Luftwärmepumpe mit weniger Platz aus. Ebenso sind keine Genehmigungen nötig – wie zum Beispiel für den Bau eines Brunnens oder die Bohrung einer Erdsonde. Für Gebäude mit wenig Platz im Heizungskeller oder im Garten sind Luftwärmepumpen daher eine flexible und kostengünstige Alternative. Weitere Detailinformationen zur Luft-Wasser-Wärmepumpe finden Sie in unserem Artikel "Wärmepumpe Test".

Gut zu wissen: Obwohl beide Varianten gerne einfach als Luftwärmepumpe bezeichnet werden, muss die Luft-Wasser-Wärmepumpe von der Luft-Luft-Wärmepumpe unterschieden werden.

Diese Wärmepumpenart ist ganzjährig einsetzbar. Je nach Temperatur der Wärmequelle benötigt sie mehr Strom, um die gewonnene Wärme zu verdichten und auf die benötigte Vorlauftemperatur für die Heizung zu bringen. Die günstigen Anschaffungskosten dieser Wärmepumpe gleichen die höheren Betriebskosten damit zu einem gewissen Teil wieder aus. Im Hinblick auf die Anschaffungskosten ist die Wärmepumpenförderung interessant: Sie reduziert den Preis um mehr als ein Drittel.

In dem System der Wärmepumpe verläuft ein Kältemittel. Es transportiert die gewonnene Wärme weiter zum Brauch- oder Heizungswasser. Es wird durch die relativ warme, zugeführte Außenluft erwärmt, bis es schließlich den Siedepunkt erreicht und verdampft. Der Verdichter komprimiert das Kältemittel und "pumpt" die Temperatur auf ein höheres Niveau.

Nachdem das Kältemittel in dem Verdichter noch heißer geworden ist, fließt es zum Wärmetauscher und erwärmt dadurch das Brauch- und Heizungswasser – folgend verflüssigt es sich wieder, indem es kondensiert.

Ein Entspannungsventil verringert den Druck im System und das Kältemittel kühlt noch weiter ab. Am Ende wird es zum Verdampfer transportiert, wo es wieder die Wärme aus der Außenluft aufnehmen kann. Der Kreislauf beginnt von neuem.

Durch Prozessumkehr kann die Luft-Wasser-Wärmepumpe kühlen. In diesem Fall funktioniert sie nach dem gleichen Prinzip wie ein Kühlschrank.

Bei Innenaufstellung einer Wärmepumpe wird die Heizung in der Regel in einem Kellerraum aufgestellt. Um das bis zu 300 Kilogramm schwere und voluminöse Heizgerät im Keller aufstellen zu können, muss der Weg dahin für das Gerät passierbar sein. Es wird fertig montiert geliefert. Der nachträgliche Zusammenbau im Keller ist nicht möglich.

Wenn im Keller kein ausreichender Platz vorhanden ist, wird aus Installationsgründen eine Außenaufstellung einer Wärmepumpe vorgenommen. Hier ist zu beachten, dass ein solides, frostfreies und waagerechtes Fundament der Luftwärmepumpe aus Beton vorhanden sein sollte.

Optisch unterscheiden sich Luftwärmepumpen für Innen- und Außenaufstellung kaum voneinander. Geräte zur Innenaufstellung sind im Vergleich günstiger in der Anschaffung. Sowohl bei der Außen- als auch bei der Innenaufstellung von Luft-Wasser-Wärmepumpen gilt: Die Luftansaugung und das Ausblasen der Luft müssen mit speziellen Filtern vor Dreck und Staub geschützt werden.

Es ist auch möglich, das Gerät drinnen und draußen zu installieren – man spricht dann von einer Split-Wärmepumpe. Hierbei sind sowohl der Ventilator, der die Umgebungsluft zur Erwärmung ansaugt als auch Verdampfer, Verdichter und Expansionsventil außen angebracht. Der Verflüssiger der Wärmepumpe befindet sich hingegen im Innern des Gebäudes.

Wie Sie Ihr Heizsystem aufstellen, ist eine wichtige Entscheidung. Daher geben wir Ihnen hier einen Überblick zum Vergleich.

Gut zu wissen: Bei der reinen Innen- oder Außenaufstellung spricht man von einem Monoblock.

• Luft-Wasser-Wärmepumpe in Innenaufstellung: Es besteht die Möglichkeit, dass Sie das Gerät nur drinnen aufstellen. Dann sollte sie allerdings in einem Raum stehen, in dem ihre Lautstärke der Luftwärmepumpe nicht stört. Außerdem müssen Durchbrüche durch die Außenwand vorgenommen werden, um die Außenluftzufuhr für die Wärmepumpe zu gewährleisten. Für die Innenaufstellung sprechen fraglos optische Gründe: Vor Ihrem Haus stört kein großes Gerät die Anmutung.
• Luft-Wasser-Wärmepumpe in Außenaufstellung: Entscheiden Sie sich für die Außenaufstellung, so sparen Sie Platz im Hausinnern. Zudem verlagern Sie die mitunter störenden Geräusche des Geräts einfach nach draußen. Insbesondere aufgrund der Lautstärke müssen Sie aber einen gewissen Mindestabstand zum Nachbarn einhalten. Auch von einer Aufstellung unter Ruheräumen wie dem Schlafzimmer – je nach Lautstärke des jeweiligen Geräts – sollten Sie absehen. Allerdings ist zu erwähnen, dass die Lautstärke der Wärmepumpen mit deren Weiterentwicklung immer geringer wird.
• Split-Gerät mit Innen- und Außeneinheit: Ein Split-System besteht aus zwei Teilen – der Inneneinheit und der Außeneinheit. Dabei steht die Inneneinheit üblicherweise im Keller, während die Außeneinheit draußen vor dem Haus steht. Wärmepumpenhersteller wie zum Beispiel Bosch bieten die zweigeteilten Systeme als Paket an.

Vorteil von Split-Geräten ist, dass alle lauten Bestandteile draußen bleiben. Dazu gehören beispielsweise Ventilator, Wärmetauscher und Verdichter. Alles an der Split-Luft-Wasser-Wärmepumpe, was geräuschlos ist, wie etwa die Regelungstechnik, zählt zu der kleineren Inneneinheit. Split-Geräte punkten außerdem mit ihrer flexiblen Einsatzfähigkeit. Auch der entfallende Frostschutz macht die Split-Luftwärmepumpe interessant: Statt Wasser zirkuliert in ihrem Kreislauf Kältemittel.

Ein Aspekt, dem oftmals zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt wird, wenn es um die Aufstellung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe geht, ist das Fundament. Dieses ist relevant für die Außenaufstellung und für die Split-Aufstellung.

Bedenken Sie, dass die Luft-Wasser-Wärmepumpe für Heizung und Warmwasser unentwegt in Betrieb ist. Dabei trägt sie ein Gewicht zwischen 100 und 400 kg ein. Daher muss sie auf einem Untergrund stehen, der glatt, frostfrei und waagerecht ist. Dafür eignet sich nur ein Fundament aus Beton. Dieser sollte etwa zehn Zentimeter dick gegossen werden und wasserabstoßende Eigenschaften besitzen. Zudem soll das Wasser mithilfe eines Abflusses abgeführt werden. Optimal ist es, wenn das Fundament für die Wärmepumpe auf einem Bett aus Kies oder Schotter steht. Informieren Sie sich hierzu bei einem Heizungsinstallateur in Ihrer Nähe.

Wenn Sie vor der Entscheidung stehen, ob das gewählte auch das richtige Heizungssystem für Sie ist, hilft es, sich einmal die Vor- und Nachteile von Luft-Wasser-Wärmepumpen zu veranschaulichen.

Es zeigt sich, dass die Vorteile dieser Wärmepumpenart überwiegen. Wer sie in einem gut gedämmten Neubau installiert, kann von einer guten Effizienz ausgehen. Denn wenn Neubau und Luft-Wasser-Wärmepumpe von Beginn an gemeinsam geplant werden, ist die Auslegung optimal abgestimmt. Dieser Punkt ist vor allem für die Effizienz von Wärmepumpen sehr wichtig.

Soll die Wärmepumpe in einem Altbau zum Einsatz kommen und dort beispielsweise ein altes, fossiles Heizungssystem ersetzen, ist die Herausforderung größer. Denn ein Altbau ist üblicherweise weniger gut gedämmt als ein Neubau – und auch der Wärmebedarf des Hauses lässt sich weniger genau feststellen. Da moderne Wärmepumpen zunehmend leistungsfähiger werden, können sie heutzutage auch in einem Altbau eingesetzt werden – vorausgesetzt, das ausgewählte Modell kann eine hohe Vorlauftemperatur erbringen. 

Insbesondere Hochtemperaturwärmepumpen können hier eine geeignete Alternative bieten. Bei ihnen handelt es sich um Wärmepumpen, die dank ihrer speziellen Bauart die geeigneten technischen Voraussetzungen erfüllen, um hohe Vorlauftemperaturen zu erreichen. Informieren Sie sich in diesem Zusammenhang auch über Wärmepumpen im Mehrfamilienhaus.

Flächenheizungen benötigen eine geringere Vorlauftemperatur als herkömmliche Heizungen. Während ältere Heizkörper mit Vorlauftemperaturen von bis zu 90 Grad Celsius laufen, benötigt eine Fußbodenheizung lediglich um die 35 Grad Celsius. Dieser Temperaturunterschied kommt der Wärmepumpe zugute. Durch geringere Vorlauftemperaturen steigern Sie ihre Effizienz.

Ältere Heizkörper, wie sie noch vermehrt in vielen Altbauten vorzufinden sind, benötigen hohe Vorlauftemperaturen von bis zu 90 Grad Celsius. Flächenheizungen hingegen kommen mit deutlich weniger aus. Zwar kann eine Luftwärmepumpe durchaus hohe Vorlauftemperaturen liefern – dabei kann aber bei einem älteren Modell der Stromverbrauch stark steigen. Ein modernes System kann jedoch ohne Einbußen eine hohe Vorlauftemperatur von etwa bis zu 75 Grad Celsius liefern.

Was sehr gut mit eigentlich allen Luft-Wasser-Wärmepumpen zusammenpasst, sind Flächenheizungen. Denn diese erzeugen auch mit geringen Vorlauftemperaturen von etwa 30 bis 35 Grad Celsius eine angenehme Wärme. Zu den Flächenheizungen zählen beispielsweise Fußbodenheizungen oder auch Wandheizungen. Eine weitere Alternative sind Niedertemperaturheizkörper. Sie geben über großflächige Platten Heizwärme mit einem hohen Strahlungsanteil ab.

Grundsätzlich funktionieren Wärmepumpen neben Flächenheizungen am besten mit Heizkörpern, die Strahlungswärme und keine Konvektionswärme abgeben. Moderne, leistungsfähigere Geräte können aber durchaus auch Altbauten mit herkömmlichen Heizkörpern heizen.

Die Kosten für eine Luftwärmepumpe sind deutlich niedriger als die anderer Wärmepumpenarten. Grund ist beispielsweise ein geringerer Installationsaufwand. Den Wärmepumpenkosten in der Anschaffung stehen aber etwas höhere Kosten im Betrieb gegenüber. Denn die Temperatur der Umgebungsluft schwankt im Laufe eines Jahres recht stark. Erdreich und Grundwasser sind hingegen weitgehend konstant warm. Um die Effizienz zu bestimmen, sollten Sie daher stets den Jahresdurchschnittswert heranziehen.

Das bedeutet, die Effizienz der Luftwärmepumpe ist geringer als die von anderen Arten: Die JAZ (Jahresarbeitszahl) liegt lediglich bei etwa 3. Hintergrund: Der Stromverbrauch einer Wärmepumpe schlägt sich auf die Jahresarbeitszahl nieder. Je mehr Strom das System verbraucht, umso geringer ist die Jahresarbeitszahl und damit Wirkungsgrad und Effizienz. Weiterhin benötigen Luft-Wasser-Wärmepumpen im Winter aufgrund der geringeren Außentemperaturen mehr Strom zum Heizen.

Von einer guten Effizienz ist ab einer JAZ von 4 die Rede. Diese findet sich zum Beispiel bei einer Sole-Wasser-Wärmepumpe. Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist aber – dank der stets gleichbleibenden Temperatur des Grundwassers – Spitzenreiter mit einer JAZ von 5.

Für ein Einfamilienhaus mit 4 Personen lässt sich folgende Kostenrechnung für eine Luftwärmepumpe aufstellen:

(*) Die konkreten Stromkosten sind abhängig vom gewählten Stromtarif sowie Ihrem individuellen Verbrauch.

Wärmepumpen benötigen für den Betrieb Strom. Je weniger, umso besser. Für die Einordnung des Stromverbrauches eines solchen Heizsystems sind bestimmte Variablen relevant.

Um den Stromverbrauch Ihrer Luft-Wasser-Wärmepumpe mit der JAZ zu berechnen, kommt eine bestimmte Formel zum Einsatz:

• Jährlicher Heizbedarf in kWh / JAZ = Stromverbrauch pro Jahr
• Stromverbrauch p. a. x Stromkosten in € pro kWh = jährliche Stromkosten in Euro

Für das folgende Rechenbeispiel gehen wir von einem Einfamilienhaus mit 120 Quadratmetern und einer JAZ von 3 aus.

• 12.000 kWh / 3 = 4.000 kWh pro Jahr
• 4.000 kWh x 0,5 € pro kWh = 2.000 € Stromkosten pro Jahr

Ein 120 Quadratmeter großes Einfamilienhaus hat eine Heizlast von 12 kW im Jahr. Diese wird durch die JAZ von 3 geteilt. So ergibt sich ein jährlicher Stromverbrauch von 4.000 kWh. Diese werden mit den Stromkosten von rund 50 Cent/kWh multipliziert. So ergeben sich für dieses Haus jährliche Stromkosten von etwa 2.000 Euro im Jahr.

Seit Januar 2023 gelten angepasste Richtlinien in Bezug auf die Wärmepumpenförderung. Sie haben jedoch weiterhin die Möglichkeit, bis zu 40 Prozent Ihrer Anschaffungskosten durch die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) erstattet zu bekommen.

Das ist zum Beispiel in einem Altbau möglich: Wird dort eine alte Öl-, Gas- oder Kohleheizung gegen eine neue Wärmepumpe ausgetauscht, kommen zehn Prozentpunkte zur regulären Förderung von 25 Prozent hinzu. Beim Verbauen einer Wärmepumpe ohne Heizungstausch sind somit maximal 25 Prozent möglich.

Doch auch das lohnt sich: Kostet Ihre neue Heizung 15.000 Euro für Anschaffung und Installation, können 25 Prozent, also 3.750 Euro vom Staat übernommen werden. Der Preis beträgt dann nur noch 11.250 Euro.

Einen zusätzlichen Bonus von fünf Prozent erhalten Sie, wenn Sie für Ihre Luftwärmepumpe ein natürliches Kältemittel verwenden.

Um die Kosten im laufenden Betrieb niedrig zu halten, sollte das Gebäude vorzugsweise entsprechend gedämmt sein. Für ungedämmte oder schlecht gedämmte Gebäude eignet sich diese Art Heizsystem nicht immer. Im effizienten Betrieb erreichten Luft-Wasser-Wärmepumpen über eine lange Zeit nur Vorlauftemperaturen von etwa 30 bis 40 Grad Celsius, heute ist auch eine höhere Effizienz möglich. Eine gute Bedingung für den effizienten Betrieb sind aber grundsätzlich großflächige Heizkörper oder Fußbodenheizungen als Wärmeträger. Sie bringen auch mit niedrigen Vorlauftemperaturen eine gute Wärmeleistung. Insgesamt sollte der Temperaturunterschied zwischen genutzter Umgebungswärme und Heizungsvorlauf möglichst gering sein. Umso mehr lohnen sich die Luft-Wärmepumpen.

In Altbauten und Gebäuden mit schlechter Wärmedämmung und älteren Heizkörpern ist eine höhere Vorlauftemperatur von etwa 60 Grad erforderlich. Damit der Wärmeerzeuger diese Temperaturen erreichen kann, ist bei unmodernen und weniger effizienten Modellen unverhältnismäßig viel Strom notwendig. In dieser Konstellation kann die Wärmepumpe folglich nicht effizient betrieben werden.

Zusammenfassend ist also zu sagen, dass sich Luft-Wasser-Wärmepumpen am besten für gut gedämmte Neubauten eignen. Hier stimmt das Verhältnis zwischen Stromeintrag und Wärmelieferung auch bei weniger leistungsstarken Geräten.

Sie lohnen sich außerdem dann, wenn wenig Platz auf dem Grundstück vorhanden ist. Wo keine – effizientere – Wärmepumpe wie die Erdwärmepumpe oder die Wasser-Wasser-Wärmepumpe eingesetzt werden kann, ist die Luft-Wärmepumpe eine lohnenswerte Investition.

Mit einer Hybrid-Wärmepumpe lassen sich die Vorteile von zwei Heizungssystemen kombinieren. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe kann dabei zum Beispiel mit anderen erneuerbaren Energien oder auch mit fossilen Energieträgern kombiniert werden. Dabei sind sowohl Systeme aus Einzelkomponenten als auch Kombigeräte möglich. So können Sie etwa eine Bestandsheizung, zum Beispiel eine Gasheizung, mit einer zusätzlichen Luft-Wärmepumpe energetisch zur Hybridheizung aufrüsten.

Bei der Aufrüstung einer Gasheizung kommt es auf eine zueinander passende Vorlauftemperatur an. Eine Gas-Brennwerttherme erreicht sehr hohe Vorlauftemperaturen um die 90 °C. Eine Wärmepumpe erreicht im Durchschnitt Temperaturen von um die 50 °C. Eine gut abgestimmte Gas-Hybrid-Heizung aus diesen beiden Komponenten arbeitet mit Vorlauftemperaturen zwischen ca. 25 °C und 80 °C. So kann gemeinsam etwa eine JAZ von 3 erreicht werden. Das entspricht im Durchschnitt der JAZ, die eine Luft-Wasser-Wärmepumpe auch im alleinigen Betrieb erreicht.

Die Luft-Wasser-Wärmepumpe kann auch als Hybrid mit einer Photovoltaikanlage betrieben werden. Diese beiden Erneuerbaren Energien passen sehr gut zusammen. Denn die PV-Anlage stellt regenerativen Strom aus Sonnenenergie bereit, mit der die Luft-Wasser-Wärmepumpe betrieben wird. Die Photovoltaikanlage trägt im Durchschnitt 30 bis 40 Prozent des von der Wärmepumpe benötigten Stroms bei. Ist das Energiemanagement sehr gut, so kann die PV-Anlage sogar mehr als 50 Prozent des Energiebedarfs der Wärmepumpe decken. Erfahren Sie in unserem Ratgeber-Artikel mehr zum Thema Wärmepumpenhybrid mit Photovoltaik.

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe lässt sich auch mit einem Kaminofen kombinieren. Der Vorteil dieser Kombination kommt vor allem bei sehr niedrigen Außentemperaturen zum Tragen. Denn dann sinkt die Effizienz: Der Heizbedarf steigt, während die Temperatur der Umgebungsluft sinkt. Ein Heizstab schaltet sich in solchen Fällen ein, der jedoch den Strombedarf und mit ihm die Kosten erhöht. Kommt anstelle des Heizstabes aber ein Kaminofen zum Einsatz, ergänzt der die Wärmepumpe vor allem im Winter kostengünstig.

Eine ebenfalls effiziente Kombination ist der Hybrid aus Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Solarthermie. Solarthermie nutzt, ebenso wie die Photovoltaik, die Kraft der Sonne. Allerdings erzeugt sie keinen Strom, sondern Wärme. Die Kombination kann dabei direkt oder indirekt erfolgen. Bei der direkten Variante produzieren sowohl Wärmepumpe als auch Solarthermieanlage Wärme für die Heizung und für die Warmwasserbereitung. Bei der indirekten Variante erhöht die Solarthermieanlage die Effizienz der Luft-Wasser-Wärmepumpe. Beide Optionen senken den Stromverbrauch.