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Ratgeber17 Min. Lesezeit

Wie funktioniert eine Wärmepumpe? Kreisprozess in 4 Schritten

Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Ventil: So werden aus 1 kWh Strom 3,4 kWh Wärme. Der Kältekreis, COP und JAZ verständlich erklärt für Ihr Haus.

Luft-Wasser-Wärmepumpe vor einem Wohnhaus, die Umweltwärme aus der Außenluft aufnimmt

Das Wichtigste in Kürze

  • Vier Schritte, ein geschlossener Kreislauf: Verdampfen, Verdichten, Verflüssigen, Entspannen. Das heute übliche Kältemittel R290 (Propan) siedet bereits bei -42 °C und nimmt deshalb auch aus eiskalter Luft noch Wärme auf.
  • Aus 1 kWh Strom werden 3 bis 5 kWh Wärme: Bei einer Jahresarbeitszahl von 4,0 stammen exakt 75 Prozent der gelieferten Heizwärme aus der Umwelt und nur 25 Prozent aus dem Stromzähler.
  • Kein Perpetuum mobile: Nachgerechnet aus veröffentlichten Datenblattwerten erreichen reale Geräte 45 bis 48 Prozent des thermodynamisch überhaupt möglichen Maximums (Carnot-Grenze).
  • Die Vorlauftemperatur ist der größte Hebel: Ein und dieselbe Sole-Wärmepumpe schafft bei 35 °C Vorlauf einen COP von 3,99, bei 65 °C nur noch 2,40.
  • Praxis statt Prospekt: Das Fraunhofer ISE hat in 77 Bestandswohngebäuden im Mittel eine Jahresarbeitszahl von 3,4 (Luft) und 4,3 (Sole) gemessen.
  • Luft ist der Normalfall: Rund 80 Prozent aller neu installierten Wärmepumpen in Deutschland nutzen die Außenluft als Wärmequelle.

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Eine Wärmepumpe erzeugt keine Wärme. Sie sammelt Wärme ein, die in Luft, Erdreich oder Grundwasser ohnehin vorhanden ist, und hebt sie mit Hilfe von Strom auf ein Temperaturniveau, mit dem sich ein Haus heizen lässt. Genau deshalb kann sie aus 1 Kilowattstunde Strom 3 bis 5 Kilowattstunden Heizwärme machen, ohne dass irgendwo Energie aus dem Nichts entsteht. Das Umweltbundesamt formuliert es an einem Beispiel: Bei einer Jahresarbeitszahl von 4,0 sind für 4 Kilowattstunden Heizwärme genau 1 Kilowattstunde Strom nötig. Die übrigen 3 Kilowattstunden kommen aus der Umwelt.

Dieser Artikel erklärt den Weg dorthin Schritt für Schritt: den Kreisprozess mit seinen vier Stationen, die Physik hinter dem Kältemittel, die Bedeutung von COP und JAZ und den Unterschied zwischen den drei Wärmequellen. Kosten, Bohrgenehmigungen und Angebotsvergleiche bleiben bewusst außen vor, die finden Sie in den jeweiligen Bauartartikeln zur Luft-Wasser-Wärmepumpe und zur Erdwärmepumpe. Hier geht es allein darum, wie das Gerät arbeitet.

Der Kältekreis auf einen Blick

Im Inneren jeder Wärmepumpe zirkuliert ein Kältemittel in einem hermetisch geschlossenen Kreislauf. Es wird nicht verbraucht, sondern wechselt permanent zwischen flüssig und gasförmig. Vier Bauteile sorgen dafür, dass dieser Wechsel immer am richtigen Ort und beim richtigen Druck stattfindet.

Schritt Bauteil Was dort passiert Zustand des Kältemittels
1 Verdampfer nimmt Wärme aus Luft, Sole oder Wasser auf flüssig wird gasförmig, kalt, niedriger Druck
2 Verdichter presst das Gas zusammen, Druck und Temperatur steigen gasförmig, heiß, hoher Druck
3 Verflüssiger gibt die Wärme an das Heizwasser ab gasförmig wird flüssig, warm, hoher Druck
4 Expansionsventil senkt den Druck schlagartig ab flüssig, kalt, niedriger Druck

Der Vergleich mit dem Kühlschrank stimmt fast vollständig. Auch dort entzieht ein Kältemittelkreis dem Innenraum Wärme und gibt sie hinten am Gitter wieder ab. Der Unterschied liegt nur in der Perspektive: Beim Kühlschrank interessiert die kalte Seite, bei der Wärmepumpe die warme.

Schritt 1: Der Verdampfer nimmt Umweltwärme auf

Im Verdampfer trifft flüssiges, sehr kaltes Kältemittel auf die Wärmequelle. Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe streicht ein Ventilator Außenluft über einen Lamellenwärmetauscher, bei einer Sole-Wärmepumpe fließt Sole aus der Erdsonde daran vorbei.

Damit Wärme fließen kann, muss das Kältemittel kälter sein als die Quelle. Genau das ist der Trick. Weil das Kältemittel bei diesem niedrigen Druck bereits weit unter null Grad siedet, ist die Außenluft für das Kältemittel immer noch warm, selbst bei Frost. Das flüssige Kältemittel verdampft und nimmt dabei die sogenannte Verdampfungsenthalpie auf. Es wird also gasförmig, ohne dass seine Temperatur nennenswert steigt. Genau in diesem Phasenwechsel steckt der Großteil der aufgenommenen Energie.

Auf dieser Niederdruckseite herrscht nur ein Druck von wenigen bar. Das ist entscheidend, denn der Siedepunkt eines Stoffes hängt vom Druck ab. Wasser kocht auf dem Mount Everest bei rund 70 °C statt bei 100 °C. Bei Kältemitteln nutzt man dieses Prinzip gezielt aus.

Warum das Kältemittel schon bei Minusgraden verdampft

Der heute meistverwendete Stoff ist R290, chemisch reines Propan. Sein Siedepunkt liegt bei Umgebungsdruck bei -42 °C. Anders gesagt: Propan ist bei jeder Außentemperatur, die in Deutschland vorkommt, von sich aus gasförmig. Erst der Druck im Kreislauf zwingt es in die flüssige Form zurück.

Dahinter steht eine Tatsache, die im Alltag leicht untergeht: Kälte ist keine eigene Größe, sondern nur wenig Wärme. Der absolute Nullpunkt liegt bei -273,15 °C. Luft von -15 °C ist damit immer noch rund 258 Grad über dem Punkt, an dem gar keine thermische Bewegung mehr stattfindet. Es ist also reichlich Energie vorhanden. Sie liegt nur auf einem so niedrigen Temperaturniveau, dass sie ohne technische Hilfe nutzlos ist. Wie sich das im Winterbetrieb konkret auswirkt, zeigt der Ratgeber zur Wärmepumpe bei Minusgraden.

Nebeneffekt bei Luftwärmepumpen: Die Luft kühlt am Verdampfer stark ab, die enthaltene Feuchtigkeit kondensiert und gefriert an den Lamellen. Deshalb schaltet jedes Gerät regelmäßig in einen Abtauzyklus, in dem der Kreislauf kurz umgekehrt wird.

Schritt 2: Der Verdichter hebt das Temperaturniveau

Das gasförmige Kältemittel ist jetzt zwar energiereich, aber immer noch viel zu kalt zum Heizen. Diesen Sprung erledigt der Verdichter, das einzige Bauteil, das nennenswert Strom verbraucht.

Er presst das Gas auf ein Vielfaches des Ausgangsdrucks zusammen. Weil Gas beim Verdichten heiß wird, steigt die Temperatur dabei drastisch an. Auf der Hochdruckseite eines Propan-Kreises steht dann ein Druck, der sich sehen lassen kann: Für eine Verflüssigungstemperatur von 70 °C sind rund 26 bar nötig, also etwa der zehnfache Druck eines Autoreifens.

Die elektrische Energie des Verdichters ist übrigens nicht verloren. Sie steckt anschließend als Wärme mit im Kältemittel und landet über den Verflüssiger ebenfalls im Heizwasser.

Moderne Verdichter sind invertergeregelt, laufen also mit variabler Drehzahl. Sie passen ihre Leistung stufenlos an den Wärmebedarf an, statt ständig ein- und auszuschalten. Das verlängert die Laufzeiten, hält die Temperaturen niedrig und verhindert, dass die Wärmepumpe zu oft taktet.

Schritt 3: Der Verflüssiger gibt die Wärme ans Haus ab

Im Verflüssiger, technisch ein Plattenwärmetauscher, trifft das heiße Gas auf das kühlere Rücklaufwasser der Heizung. Wärme fließt vom Kältemittel ins Heizwasser, das Kältemittel kühlt ab und kondensiert. Es gibt dabei genau die Energie wieder ab, die es im Verdampfer aufgenommen hat, plus die Antriebsenergie des Verdichters.

Das erwärmte Heizwasser geht als Vorlauf zu Fußbodenheizung oder Heizkörpern. Wie warm es sein muss, entscheidet über die gesamte Wirtschaftlichkeit der Anlage, dazu weiter unten mehr.

Schritt 4: Das Expansionsventil setzt den Kreis zurück

Nach dem Verflüssiger ist das Kältemittel flüssig, aber immer noch unter hohem Druck und deutlich zu warm, um erneut Umweltwärme aufnehmen zu können. Das Expansionsventil, oft ein elektronisch geregeltes Drosselorgan, entspannt es schlagartig auf den Niederdruck.

Beim Entspannen kühlt das Kältemittel stark ab, ein Teil verdampft sofort. Zurück bleibt eine kalte Flüssigkeit, die wieder unter der Temperatur der Wärmequelle liegt. Der Kreis beginnt von vorn, in einer typischen Anlage viele Male pro Minute.

Woher die Energie wirklich kommt

Der häufigste Einwand gegen die Wärmepumpe lautet: Aus 1 wird 4, das kann nicht sein. Der Einwand wäre berechtigt, wenn die Wärmepumpe Energie erzeugen würde. Sie transportiert aber nur. Die Rechnung geht daher problemlos auf.

Wenn Sie den Umweltanteil beziffern wollen, brauchen Sie nur eine Formel: Anteil Umweltwärme = 1 minus 1 geteilt durch die Jahresarbeitszahl.

Jahresarbeitszahl Anteil aus der Umwelt Anteil aus dem Stromnetz
2,5 60,0 % 40,0 %
3,0 66,7 % 33,3 %
3,4 (Luft, Feldmessung) 70,6 % 29,4 %
4,0 75,0 % 25,0 %
4,3 (Sole, Feldmessung) 76,7 % 23,3 %
5,0 80,0 % 20,0 %

Eigene Berechnung nach der Formel 1 minus 1/JAZ, JAZ-Werte aus der Feldmessung des Fraunhofer ISE.

Ein Gerät mit einer Jahresarbeitszahl von 3,4 bezieht also gut 70 Prozent seiner Heizwärme kostenlos aus der Umgebung. Bezahlt wird nur der Transport.

Die Carnot-Grenze: Warum kein Hersteller beliebig gut werden kann

Die Physik setzt eine harte Obergrenze. Sie hängt allein vom Temperaturunterschied zwischen Quelle und Heizwasser ab und lautet in Kelvin: theoretisch möglicher COP = Vorlauftemperatur geteilt durch die Differenz aus Vorlauf- und Quellentemperatur. Wer diese Rechnung einmal aufmacht und die veröffentlichten Datenblattwerte danebenlegt, sieht sofort, dass Wärmepumpen ein sehr gewöhnliches technisches Gerät sind und kein Wundermittel.

Betriebspunkt Theoretisches Maximum (Carnot) Realer COP laut Datenblatt Gütegrad
A7/W35 (Luft 7 °C, Vorlauf 35 °C) 11,0 5,3 48 %
B0/W35 (Sole 0 °C, Vorlauf 35 °C) 8,8 3,99 45 %
B0/W55 (Sole 0 °C, Vorlauf 55 °C) 5,97 2,79 47 %
B0/W65 (Sole 0 °C, Vorlauf 65 °C) 5,20 2,40 46 %

Der Gütegrad ist eine eigene Berechnung: Carnot-Werte nachgerechnet aus der Standardformel, reale COP-Werte aus den Datenblättern der Viessmann Vitocal 250-A (A7/W35) und der NIBE S1155-25 (Sole-Werte). Keine Herstellerangabe.

Das Ergebnis ist bemerkenswert konsistent. Über zwei verschiedene Bauarten, zwei Hersteller und drei Vorlauftemperaturen hinweg liegen die Geräte bei 45 bis 48 Prozent des theoretischen Maximums. Der Rest geht in Reibung, Motorverluste, Wärmeübergangsverluste und den Ventilator. Eine Wärmepumpe holt also knapp die Hälfte dessen heraus, was die Thermodynamik im Idealfall erlaubt. Das ist gut, aber es ist eben nichts Magisches.

Aus der Formel folgt zugleich die wichtigste Praxisregel: Der theoretische COP steigt, sobald die Temperaturdifferenz kleiner wird. Bei Grundwasser mit 10 °C und 35 °C Vorlauf läge das Maximum schon bei 12,3, bei -7 °C Außenluft und 55 °C Vorlauf nur noch bei 5,29. Jedes Grad zählt.

COP, SCOP und JAZ: drei Zahlen, drei Bedeutungen

Diese drei Kürzel begegnen Ihnen in jedem Angebot. Sie messen dieselbe Sache, aber unter völlig unterschiedlichen Bedingungen.

Kennzahl Was sie beschreibt Wo sie gemessen wird Aussagekraft für Sie
COP Momentaner Wirkungsgrad in einem definierten Betriebspunkt Prüfstand, z. B. A7/W35 Vergleich von Geräten, kein Jahreswert
SCOP Saisonaler Wert über eine genormte Heizperiode nach EN 14825 Prüfstand, mittleres Klima Näher an der Realität, aber Norm, nicht Ihr Haus
JAZ Gelieferte Heizwärme geteilt durch den Stromverbrauch, real über ein Jahr Ihr Keller, per Zähler Der einzige Wert, der Ihre Stromrechnung erklärt

Der COP ist laut Verbraucherzentrale ausdrücklich ein Wert, der unter definierten Bedingungen auf dem Prüfstand ermittelt wird, also eine Momentaufnahme. Für die Bewertung im Betrieb gilt dieselbe Quelle mit einer klaren Schwelle: Ab einer JAZ von 3 gilt eine Wärmepumpe heute als effizient. Die Bezeichnung A7/W35 bedeutet dabei schlicht Außenluft mit 7 °C und Vorlauf mit 35 °C, B0/W35 entsprechend Sole (Brine) mit 0 °C. Die Detailunterschiede und die Berechnung nach VDI 4650 vertieft der Ratgeber zu COP, JAZ und SCOP.

Wichtig für die Angebotsprüfung: Ein hoher COP bei A7/W35 sagt wenig darüber aus, wie sich das Gerät bei -7 °C und 50 °C Vorlauf schlägt. Genau dort verbringt eine Wärmepumpe aber die teuersten Betriebsstunden des Jahres.

Die Vorlauftemperatur entscheidet über alles

Wenn Sie sich aus diesem Artikel eine einzige Zahl merken, dann diese: Sinkt der Temperaturunterschied zwischen Quelle und Heizwasser um 1 Kelvin, steigt die Effizienz um 2,5 Prozent. Über 10 Grad summiert sich das auf ein Viertel des Stromverbrauchs.

Wie stark der Effekt wirklich ist, lässt sich an einem einzigen Gerät zeigen. Die folgenden drei Werte stammen alle vom selben Sole-Wasser-Modell und derselben Quellentemperatur von 0 °C. Nur der Vorlauf ändert sich.

Betriebspunkt COP Veränderung gegenüber 35 °C Vorlauf
B0/W35 3,99 Referenz
B0/W55 2,79 -30 %
B0/W65 2,40 -40 %

Werte aus dem Datenblatt der NIBE S1155-25. Es handelt sich um ein 25-kW-Gerät, das für ein Einfamilienhaus deutlich zu groß wäre. Für den reinen Vorlauftemperatur-Vergleich ist das unerheblich, weil Gerät und Quelle identisch bleiben.

Vierzig Prozent Effizienzverlust allein durch die Vorlauftemperatur. Das ist mehr, als jeder Herstellerwechsel je einbringen wird. Welche Temperatur Ihr Haus braucht, hängt an der Wärmeübergabe und am Dämmzustand.

Wärmeübergabe Gut gedämmtes Gebäude Schlecht gedämmtes Gebäude
Fußbodenheizung 28 bis 32 °C 35 bis 40 °C
Moderne Heizkörper 45 bis 55 °C 60 bis 75 °C
Alte Heizkörper 65 bis 75 °C 80 bis 90 °C

Quelle: Bosch Home Comfort, Vorlauftemperatur Wärmepumpe. Als ideal gelten 30 bis 35 °C, ab 50 bis 55 °C sinkt die Effizienz merklich. Jedes Grad weniger senkt den Stromverbrauch um bis zu 2,5 Prozent.

Die letzte Zeile zeigt auch, wo die Grenze liegt: Alte, knapp bemessene Gussheizkörper in einem ungedämmten Haus brauchen Vorlauftemperaturen, bei denen keine Wärmepumpe mehr wirtschaftlich arbeitet. Genau deshalb steht am Anfang jeder Planung die Frage nach der tatsächlich benötigten Vorlauftemperatur.

Daraus folgt aber nicht, dass eine Fußbodenheizung Pflicht wäre. Große Heizkörper in einem einigermaßen gedämmten Haus kommen oft mit 45 bis 50 °C aus, und moderne Geräte liefern das ohne Effizienzeinbruch. Der praktische Weg dorthin führt über hydraulischen Abgleich, eine flachere Heizkurve und gegebenenfalls einzelne größere Heizflächen. Konkrete Schritte dazu stehen im Ratgeber Vorlauftemperatur senken, und ob Ihr Gebäude grundsätzlich passt, klärt der 55-Grad-Test.

Die drei Wärmequellen im Vergleich

Der Kreisprozess ist bei allen Bauarten identisch. Was sich unterscheidet, ist ausschließlich die Temperatur der Quelle und deren Konstanz über das Jahr. Und weil die Quellentemperatur direkt in die Carnot-Formel eingeht, folgt daraus die Effizienzrangfolge.

Merkmal Luft Erdreich (Sole) Grundwasser
Quellentemperatur schwankt mit dem Wetter, -20 bis +35 °C ab etwa 10 m Tiefe ganzjährig rund 10 °C, darunter plus 3 K je 100 m ganzjährig 8 bis 12 °C
Konstanz über das Jahr gering sehr hoch sehr hoch
Typische JAZ (Herstellerangabe) 2,5 bis 3,5 3,5 bis 4,5 4,5 bis 5,0
Gemessene JAZ im Bestand (ISE) im Mittel 3,4 im Mittel 4,3 nicht separat ausgewiesen
Erschließung Aufstellung im Freien Erdsonde typisch 50 bis 100 m Saug- und Schluckbrunnen, Grundwasser meist wenige Meter bis rund 15 m tief
Anteil an Neuinstallationen (2022) rund 80 % gemeinsam mit Grundwasser und sonstigen Quellen rund 20 % in diesen 20 % enthalten

Quellen: Umweltbundesamt (Anteile), Umweltbundesamt zur Geothermie (Temperaturgradient), Fraunhofer ISE (Feldwerte), Bosch Home Comfort (typische JAZ, Herstellerangaben). Beachten Sie den Unterschied: Die Herstellerspannen sind Planungswerte, die ISE-Zahlen stammen aus Zählermessungen in bewohnten Häusern.

Der grundsätzliche Zusammenhang ist einfach: Je wärmer und konstanter die Quelle, desto kleiner der Temperaturhub und desto besser die Effizienz. Die Verbraucherzentrale nennt die Rangfolge daher Grundwasser vor Erdreich vor Luft, weist aber ausdrücklich darauf hin, dass die reale Effizienz einer Anlage von vielen weiteren Faktoren abhängt. Ein schlecht eingeregeltes Erdwärmesystem verliert gegen eine sauber geplante Luftwärmepumpe.

Beim Erdreich sorgt die Tiefe für die Konstanz. Amtlich belegt ist der geothermische Gradient: In Deutschland steigt die Temperatur in der Erdkruste um durchschnittlich 3 Kelvin je 100 Meter, und als oberflächennahe Geothermie gelten die obersten 400 Meter. Schon in wenigen Metern Tiefe spielt der Jahreszeitenwechsel praktisch keine Rolle mehr. Details zu den Bauarten stehen in den Artikeln zur Grundwasser-Wärmepumpe und zur Luft-Luft-Wärmepumpe.

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Was Luftwärmepumpen bei Frost tatsächlich leisten

Die Sorge, eine Luftwärmepumpe falle im Winter aus, hält sich hartnäckig. Technisch ist sie überholt. Aktuelle Geräte sind für Außentemperaturen ausgelegt, die in Deutschland kaum je erreicht werden: Die NIBE S2125 arbeitet laut Datenblatt bis minus 25 °C, die Daikin Altherma 4 H W sogar bis minus 28 °C.

Was tatsächlich passiert, ist kein Ausfall, sondern ein Effizienzrückgang. Die Größenordnung zeigt die folgende Orientierungstabelle.

Außentemperatur COP bei 35 °C Vorlauf
+7 °C 4,5 bis 5,0
0 °C 3,5 bis 4,0
-15 °C 2,0 bis 2,5

Quelle: Bosch Home Comfort, Wirkungsgrad Wärmepumpe. Der Hersteller weist die Werte ausdrücklich als Beispielwerte aus, die in der Praxis je nach Gerät und Anlage abweichen.

Selbst bei -15 °C liefert die Anlage also noch gut die doppelte Menge Wärme, gemessen am eingesetzten Strom. Und weil solche Temperaturen nur an wenigen Stunden im Jahr auftreten, fällt ihr Beitrag zur Jahresbilanz gering aus. Für die kältesten Stunden ergänzen viele Anlagen einen elektrischen Heizstab als Backup, dessen Jahresanteil bei guter Auslegung sehr klein bleibt.

Der Praxisbeleg: 77 Wärmepumpen über vier Jahre

Herstellerangaben stammen vom Prüfstand. Deutlich aussagekräftiger sind Messungen in echten Häusern. Das Fraunhofer ISE hat genau das getan und 77 Wärmepumpen in Bestandswohngebäuden über eine Projektlaufzeit von vier Jahren vermessen.

Bauart Gemessene Jahresarbeitszahl im Mittel Bandbreite der Einzelanlagen
Luft-Wärmepumpen 3,4 2,6 bis 4,9
Sole-/Erdreich-Wärmepumpen 4,3 3,6 bis 5,4

Quelle: Fraunhofer ISE, Abschluss des Feldprojekts.

Zwei Ergebnisse daraus sind für Eigentümer besonders relevant. Erstens: Die Bandbreite innerhalb einer Bauart ist größer als der Abstand zwischen den Bauarten. Die schlechteste Luftwärmepumpe erreichte 2,6, die beste 4,9. Planung, Auslegung und Einregulierung entscheiden also mehr als die Wahl der Quelle.

Zweitens, und das räumt mit einem verbreiteten Vorurteil auf: Ein Zusammenhang zwischen dem Baujahr des Gebäudes und der Effizienz der Wärmepumpe ließ sich nicht nachweisen. Ein Haus von 1965 ist nicht automatisch ungeeignet. Es kommt auf die tatsächlich benötigte Vorlauftemperatur an, nicht auf die Jahreszahl im Grundbuch. Der Ratgeber Wärmepumpe mit Heizkörpern im Altbau geht darauf im Detail ein.

Die Klimabilanz der gemessenen Anlagen fiel entsprechend aus. Die CO2-Emissionen der Wärmepumpen lagen für das Jahr 2024, erstmals unter Berücksichtigung zeitvariabler Faktoren berechnet, 64 Prozent niedriger als die von Erdgasheizungen. Je nach Berechnungsansatz nennt das ISE eine Spanne von 57 bis 68 Prozent. Zur Einordnung: Wärmepumpen stellten laut Umweltbundesamt 2022 erst 20 Terawattstunden Heizwärme bereit, also rund 3 Prozent des Wärmebedarfs der Gebäude. Der Hebel ist also groß und weitgehend ungenutzt.

R290: Warum Propan das Standardkältemittel geworden ist

Das Kältemittel ist kein Detail, sondern bestimmt, welche Vorlauftemperaturen überhaupt erreichbar sind und wie zukunftssicher das Gerät ist. Durchgesetzt hat sich R290, also Propan. Das Umweltbundesamt stellt fest, dass energieeffiziente Geräte mit Propan inzwischen für alle Wärmequellen angeboten werden.

Eigenschaft Wert Bedeutung
Siedepunkt bei Umgebungsdruck -42 °C verdampft auch bei starkem Frost
Treibhauspotenzial (GWP) 1,8 bis 5,5 laut Umweltbundesamt R410A liegt bei 2.088
Erreichbare Vorlauftemperatur bis 75 °C auch für Bestandsheizkörper geeignet
Füllmenge im Gerät 0,8 kg (8 und 12 kW), 1,15 kg (16 und 20 kW) deutlich weniger als eine 5-kg-Gasflasche
Brennbarkeit Explosionsbereich 1,4 bis 34 Vol.-% in Luft erfordert Aufstellregeln, deshalb meist Monoblock im Freien
Arbeitsplatzgrenzwert 1.000 ppm Grundlage der Aufstell- und Lüftungsvorgaben

Quellen: Umweltbundesamt zu Kohlenwasserstoff-Kältemitteln (GWP-Spanne, Explosionsbereich, Arbeitsplatzgrenzwert), Bosch Home Comfort (Siedepunkt), NIBE-Datenblatt S2125 (Füllmenge, Betriebsbereich Vorlauf 25 bis 75 °C).

Propan ist brennbar und schwerer als Luft. Deshalb sind fast alle R290-Geräte Monoblöcke: Der gesamte Kältekreis sitzt gekapselt in der Außeneinheit, ins Haus führen nur Heizwasserleitungen. Die praktischen Konsequenzen für Aufstellort und Abstände behandelt der Ratgeber zur Propan-Wärmepumpe, den Vergleich zu synthetischen Alternativen der Artikel R32 oder R290.

Ein Hinweis zur Einordnung von Datenblattwerten: Nach EN 14825 im mittleren Klima weist das Datenblatt der NIBE S2125 je nach Baugröße einen SCOP von 5,0 bis 5,3 bei 35 °C Vorlauf aus, aber nur 3,7 bis 4,1 bei 55 °C. Auch hier wieder derselbe Mechanismus. Die Vorlauftemperatur schlägt jede Marketingaussage.

Was der Kreisprozess sonst noch ermöglicht

Weil der Kältekreis in beide Richtungen arbeiten kann, lässt sich eine Wärmepumpe im Sommer auch zum Kühlen nutzen. Bei Sole- und Grundwasseranlagen genügt oft die passive Variante, bei der lediglich die kühle Quelle über einen Wärmetauscher an den Heizkreis gelegt wird, ohne dass der Verdichter läuft. Luftwärmepumpen kühlen aktiv, indem der Kreisprozess umgekehrt wird. Die Voraussetzungen dafür stehen im Ratgeber zur Wärmepumpe zum Kühlen im Sommer.

Eine Randnotiz zum Rechtsstand, weil sie in jedem Beratungsgespräch aufkommt: Der Einbau wird über die KfW (Programm 458) gefördert, seit dem 21. Juli 2026 mit 30 Prozent Grundförderung, 16 Prozent Klimageschwindigkeitsbonus und einem einkommensabhängigen Bonus, gedeckelt bei 70 beziehungsweise 80 Prozent. Die Rechenwege dazu stehen im Ratgeber Wärmepumpe Kosten und Förderung.

Häufige Fragen (FAQ)

Wie funktioniert eine Wärmepumpe einfach erklärt?

Ein Kältemittel nimmt in einem geschlossenen Kreislauf Wärme aus Luft, Erdreich oder Grundwasser auf und verdampft dabei. Ein Verdichter presst das Gas zusammen, wodurch es sehr heiß wird. Diese Wärme gibt es an das Heizwasser ab und wird dabei wieder flüssig. Ein Ventil entspannt es anschließend, es kühlt ab und der Kreis beginnt von vorn. Der Strom treibt nur den Verdichter an, die eigentliche Wärme kommt größtenteils aus der Umwelt.

Warum verdampft das Kältemittel schon bei Minusgraden?

Weil sein Siedepunkt weit unter dem von Wasser liegt. Propan (R290) siedet bei Umgebungsdruck bereits bei -42 °C. Zusätzlich lässt sich der Siedepunkt über den Druck einstellen: Auf der Niederdruckseite der Wärmepumpe herrschen nur wenige bar, entsprechend niedrig liegt die Verdampfungstemperatur. Für das Kältemittel ist Außenluft von -10 °C damit immer noch eine Wärmequelle.

Woher kommt die Energie, wenn aus 1 kWh Strom 4 kWh Wärme werden?

Aus der Umgebung. Die Wärmepumpe erzeugt keine Energie, sie transportiert vorhandene Wärme von einem niedrigen auf ein höheres Temperaturniveau. Bei einer Jahresarbeitszahl von 4,0 stammen 75 Prozent der gelieferten Heizwärme aus Luft, Erdreich oder Grundwasser und 25 Prozent aus dem Stromnetz. Der Energieerhaltungssatz bleibt unangetastet, weil die Umweltwärme in der Bilanz mitzählt.

Was ist der Unterschied zwischen COP, SCOP und JAZ?

Der COP ist eine Momentaufnahme unter genormten Prüfstandsbedingungen, etwa bei 7 °C Außenluft und 35 °C Vorlauf. Der SCOP mittelt über eine genormte Heizsaison nach EN 14825. Die Jahresarbeitszahl ist der einzige reale Wert: gelieferte Heizwärme geteilt durch tatsächlich verbrauchten Strom über ein Betriebsjahr, gemessen in Ihrem Haus. Ab einer JAZ von 3 gilt eine Wärmepumpe laut Verbraucherzentrale als effizient.

Welche Wärmequelle ist die beste: Luft, Erdreich oder Grundwasser?

Theoretisch liegt Grundwasser vorn, gefolgt von Erdreich und Luft, weil die Quellentemperatur konstanter und höher ist. Die Verbraucherzentrale weist aber darauf hin, dass die reale Effizienz von vielen weiteren Faktoren abhängt. Die Feldmessung des Fraunhofer ISE bestätigt das: Die Streuung innerhalb einer Bauart war größer als der Abstand zwischen den Bauarten. Rund 80 Prozent aller Neuinstallationen nutzen trotzdem Luft, weil keine Bohrung und keine wasserrechtliche Genehmigung nötig sind.

Funktioniert eine Wärmepumpe wirklich wie ein Kühlschrank?

Im Prinzip ja. Beide nutzen denselben linksdrehenden Kreisprozess mit Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil. Der Kühlschrank entzieht dem Innenraum Wärme und gibt sie an die Küche ab, die Wärmepumpe entzieht sie der Außenwelt und gibt sie ans Heizwasser ab. Es ist dieselbe Maschine, nur mit umgekehrtem Interesse an der nützlichen Seite.

Warum ist die Vorlauftemperatur so entscheidend?

Weil sie den Temperaturhub bestimmt, den der Verdichter überwinden muss. Sinkt der Temperaturunterschied um 1 Kelvin, steigt die Effizienz um rund 2,5 Prozent. Im Datenblatt einer Sole-Wärmepumpe sinkt der COP bei gleicher Quelle von 3,99 (35 °C Vorlauf) auf 2,79 (55 °C) und 2,40 (65 °C). Das sind 30 beziehungsweise 40 Prozent Effizienzverlust, ohne dass sich am Gerät irgendetwas geändert hätte.

Braucht eine Wärmepumpe zwingend eine Fußbodenheizung?

Nein. Entscheidend ist die benötigte Vorlauftemperatur, nicht die Art der Heizfläche. Ausreichend dimensionierte Heizkörper in einem einigermaßen gedämmten Gebäude kommen häufig mit 45 bis 55 °C aus, und dafür sind moderne Geräte ausgelegt. Hydraulischer Abgleich, eine flachere Heizkurve und punktuell größere Heizflächen bringen meist mehr als ein kompletter Umbau des Verteilsystems.

Bis zu welcher Außentemperatur funktioniert eine Luft-Wärmepumpe?

Deutlich tiefer als in Deutschland üblich. Die NIBE S2125 ist laut Datenblatt bis minus 25 °C einsatzfähig, die Daikin Altherma 4 H W bis minus 28 °C. Was sinkt, ist nicht die Funktion, sondern die Effizienz: Bei 35 °C Vorlauf liegt der COP bei +7 °C zwischen 4,5 und 5,0, bei 0 °C zwischen 3,5 und 4,0 und bei -15 °C noch zwischen 2,0 und 2,5.

Nächster Schritt: Was der Kreisprozess für Ihr Haus bedeutet

Die Physik ist bei jedem Gerät dieselbe. Wie gut eine Wärmepumpe bei Ihnen arbeitet, entscheidet sich an drei Größen: der Vorlauftemperatur, die Ihre Heizflächen tatsächlich brauchen, der Heizlast des Gebäudes und der verfügbaren Wärmequelle am Grundstück. Alle drei lassen sich vorab ermitteln, lange bevor ein Angebot auf dem Tisch liegt.

Mit reduco analysieren Sie Ihr Gebäude in wenigen Minuten und erhalten eine datenbasierte Einschätzung, welche Vorlauftemperatur realistisch ist, welche Bauart zu Ihrem Grundstück passt und mit welcher Jahresarbeitszahl Sie rechnen können. Das ersetzt keine Heizlastberechnung durch einen Fachbetrieb, verhindert aber, dass Sie in ein Angebot laufen, das an Ihrem Gebäude vorbeigeplant ist.

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