Luftwärmepumpen im Überblick: Funktion, Kosten und Wirtschaftlichkeit

Luftwärmepumpen sind die beliebtesten Wärmepumpen. Sie leisten einen wichtigen Beitrag zur Energiewende und können bei guter Planung, vornehmlich in Kombination mit Photovoltaik, die Heizkosten deutlich senken. Hier erhalten Sie einen Überblick über die Vor- und Nachteile sowie wichtige Tipps für die Umsetzung.
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23.06.2024
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    Wie funktioniert eine Luftwärmepumpe?

    Wärmepumpen können sowohl zum Heizen als auch für die Warmwasserbereitung eingesetzt werden. Das Prinzip einer Luftwärmepumpe ist den meisten Menschen schon aus dem eigenen Haushalt bekannt, denn die Wärmepumpe nutzt den gleichen Prozess wie ein Kühlschrank – nur umgekehrt: Eine Luftwärmepumpe entzieht der Umgebungsluft außerhalb des Hauses Energie, die dann als Wärme ins Gebäudeinnere abgegeben wird. Je nach Modell kann eine Luftwärmepumpe aber auch zur Kühlung eingesetzt werden. 

    Am häufigsten werden in Deutschland Luft-Wasser-Wärmepumpen - vereinfachend auch Luftwärmepumpen genannt – installiert. Es gibt aber auch Sole-Wasser-, Wasser-Wasser- und Luft-Luft-Wärmepumpen, welche die Wärmeenergie aus dem Erdreich, dem Grundwasser oder der Außenluft entziehen und auf das Heizungswasser bzw. auf die Luft im Gebäude übertragen.

    Luftwärmepumpe aus dem Sortiment bei Solarwatt
    Luftwärmepumpe von Stiebel Eltron aus dem Sortiment bei Solarwatt

    Wie funktioniert eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?

    Luft-Wasser-Wärmepumpen saugen mithilfe von Ventilatoren Umgebungsluft an, die an einen Verdampfer weitergeleitet wird. Dieser wird durch ein in Rohren befindliches Kältemittel durchströmt, das einen sehr niedrigen Siedepunkt hat: Bereits sehr geringe Temperaturen genügen, um das flüssige Kältemittel so weit zu erwärmen, dass es verdampft. Da die Umgebungstemperatur aber noch nicht zum Heizen ausreicht, ist ein weiterer Schritt notwendig: Das Kältemittel wird wird über einen Kompressor verdichtet, sodass die Temperatur ansteigt. Das heiße und verdichtete gasförmige Kältemittel wird nun an einen Verflüssiger weitergeleitet, an dem es seine Wärme über einen Wärmetauscher an das Heizsystem abgibt. Dann wird das Kältemittel zurück zum Verdichter geführt und der Kreislauf beginnt von vorn.

    Um ihre Funktion erfüllen zu können, benötigt die Luftwärmepumpe elektrische Energie, mit deren Hilfe das Kältemittel verdichtet wird. Eine Wärmepumpe wird also mit Strom betrieben. Das Verhältnis von eingesetzter zu “gewonnener” Energie ist jedoch günstig: Mit einer Kilowattstunde Strom erzeugt die Wärmepumpe 3 kWh Wärme. Das hängt jedoch von zahlreichen Faktoren ab, darunter von den klimatischen Bedingungen am Standort, dem Dämmstandard des Gebäudes, den Temperaturen im Heizsystem sowie der Auslegung der Wärmepumpe.

    Meist verfügen Luftwärmepumpen zusätzlich über einen gedämmten Pufferspeicher. Wasser, das mittels der erzeugten Wärme bereits erhitzt wurde, kann hier zwischengelagert werden. So steht Wärme für Heizung und Warmwasser bereit, auch wenn die Pumpe gerade nicht arbeitet. Ein eingebauter Heizstab dient dazu, die Heizleistung bei sehr niedrigen Außentemperaturen zu unterstützen.

    Eine Alternative zur Luft-Wasser-Wärmepumpe ist die Luft-Luft-Wärmepumpe. Luft-Luft-Wärmepumpen arbeiten mit Luftströmungen. Im Gegensatz zu Luft-Wasser-Wärmepumpen benötigen Luft-Luft-Wärmepumpen keinen Kältemittelkreislauf. Sie saugen stattdessen Umgebungsluft an und geben diese ohne oder mit Umweg über einen Luftbrunnen zur Vorwärmung ins Innere des Hauses ab. Die Wärmeübertragung findet also auf direktem Weg zwischen Außen- und Innenluft statt. Die warme Abluft des Gebäudes wird wiederum genutzt, um Frischluft zu erwärmen.

    Für diese Art der Heizung benötigt die Luft-Luft-Wärmepumpe eine spezielle Lüftungsanlage. Sie ist nur für luftdicht gedämmte Gebäude geeignet, beispielsweise für Passivhäuser mit sehr geringer Heizlast.

    Eine Alternative zur Luft-Wasser-Wärmepumpe ist die Luft-Luft-Wärmepumpe. Luft-Luft-Wärmepumpen arbeiten mit Luftströmungen. Im Gegensatz zu Luft-Wasser-Wärmepumpen benötigen Luft-Luft-Wärmepumpen keinen Kältemittelkreislauf. Sie saugen stattdessen Umgebungsluft an und geben diese ohne oder mit Umweg über einen Luftbrunnen zur Vorwärmung ins Innere des Hauses ab. Die Wärmeübertragung findet also auf direktem Weg zwischen Außen- und Innenluft statt. Die warme Abluft des Gebäudes wird wiederum genutzt, um Frischluft zu erwärmen.

    Für diese Art der Heizung benötigt die Luft-Luft-Wärmepumpe eine spezielle Lüftungsanlage. Sie ist nur für luftdicht gedämmte Gebäude geeignet, beispielsweise für Passivhäuser mit sehr geringer Heizlast.

    Funktionsweise von Wärmepumpen
    Funktionsweise von Wärmepumpen

    Wichtige Kennzahl: die Jahresarbeitszahl

    Wie effizient eine Luftwärmepumpe arbeitet, wird mit der Jahresarbeitszahl (JAZ) angegeben. Üblich für Wärmepumpen sind Werte von 3 bis 5. Wie bereits erläutert, bedeutet das, dass aus einer Einheit eingesetzter elektrischer Energie 3 bis 5 Einheiten Wärmeenergie erzeugt werden können – durchschnittlich über das Jahr betrachtet. Die Verbraucherzentrale geht für Luftwärmepumpen von einer durchschnittlichen Jahresarbeitszahl von 2,8 aus.

    Vor- und Nachteile von Luft-Wasser-Wärmepumpen im Überblick

    Vorteile von LuftwärmepumpenNachteile von Luftwärmepumpen
    Luftwärmepumpen arbeiten vergleichsweise umweltschonend und verursachen im Vergleich zu traditionellen Heizsystemen weniger Emissionen. Werden sie mit Ökostrom betrieben, arbeiten sie noch klimafreundlicher.Eine Luftwärmepumpe arbeitet normalerweise weniger effizient als eine Erdwärme- oder Grundwasserwärmepumpe.
    Luftwärmepumpen sind im Vergleich zu anderen Wärmepumpen kostengünstig.Aktuell übersteigt der Preis noch den für eine neue Öl- oder Gasheizung, doch perspektivisch wird sich das auch aufgrund einer besseren Förderung ändern.
    Insbesondere in der Kombination mit Photovoltaik lassen sich die Heizkosten deutlich reduzieren.Da große Mengen Luft transportiert werden müssen, kommt es zu Geräuschemissionen.  Aktuelle Modelle fallen hier kaum noch durch große Lautstärke auf, die Emission kann zudem bei Bedarf reduziert werden.
    Luftwärmepumpen sind vergleichsweise einfach zu installieren: Die Montage erfolgt unabhängig von baulichen und wasserrechtlichen Bedingungen.Luftwärmepumpen erhöhen zwar den Stromverbrauch des Haushaltes, senken aber gleichzeitig den Gas- oder Ölverbrauch und arbeiten zudem deutlich effizienter als diese.
    Für die Installation einer Luftwärmepumpe sind keine Genehmigungen notwendig – lediglich eine Anmeldung beim Netzbetreiber. 
    Es wird kein Schornstein benötigt, weshalb auch die Schornsteinfegerkosten entfallen. 
    Eine Luftwärmepumpe benötigt nicht viel Platz (bis etwa 1 m²) Sogar die Innenaufstellung einer Luftwärmepumpe ist möglich. 

    Hinweis

    Die Lautstärke einer Luftwärmepumpe ist vom jeweiligen Modell abhängig. Nutzer können einiges tun, um Geräuschemissionen zu vermeiden. Beispielsweise hilft die Installation auf einem Sockel oder dämmenden Materialien wie Rasen, Geräusche zu mindern. Eine Aufstellung fernab von Schlafräumen oder zur ohnehin lauten Straßenseite kann bewirken, dass die Geräusche kaum noch wahrgenommen werden. Nicht zuletzt gibt es sogenannte Schallschutzhauben, welche die Lautstärke zusätzlich verringern. Trotzdem müssen Luftwärmepumpen mindestens drei Meter vom Nachbargrundstück entfernt sein.

    Lohnt es sich, eine Luftwärmepumpe zu kaufen?

    Eine Wärmepumpe zu kaufen ist nicht nur aus ökologischer Sicht sinnvoll, sondern kann auch zu deutlich reduzierten Kosten für Heizung und Warmwasserbereitung führen. Entscheidend ist unter anderem die korrekte Dimensionierung der Anlage: Zum einen muss die Luftwärmepumpe leistungsstark genug sein, um einen großen Teil des Wärmebedarfs zu decken. Zum anderen darf sie aber auch nicht überdimensioniert sein, da sie sonst weniger effizient arbeitet und sich so die Anschaffungskosten nicht amortisieren.

    Im laufenden Betrieb sind für die Wirtschaftlichkeit vor allem die Stromkosten von Bedeutung. Damit Wärmepumpen Luft ansaugen und ihr ausreichend Wärme entziehen können, muss elektrische Energie zugeführt werden. Als Faustregel gilt: Teilen Sie Ihren bisherigen Heizenergieverbrauch durch die Jahresarbeitszahl der angedachten Luftwärmepumpe, um den Stromverbrauch pro Jahr zu ermitteln.

    Beispiel: Der Heizenergieverbrauch betrug bisher 10.000 Kilowattstunden pro Jahr. Eine Luftwärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 4 verbraucht pro Jahr 10.000 ÷ 4 = 2.500 Kilowattstunden Strom pro Jahr.

    Ob es sich lohnt, eine Luftwärmepumpe zu kaufen, hängt außerdem davon ab, wie das Verhältnis zwischen Quellentemperatur (in diesem Fall der Außenlufttemperatur) und der Vorlauftemperatur im Gebäude ist. Tendenziell wird in einem Altbau also eine größere und damit auch teurere Wärmepumpe benötigt. Ein rentabler Betrieb ist möglich, muss aber individuell geprüft werden. Der Einsatz einer Luftwärmepumpe eignet sich deshalb insbesondere in energetisch hochwertigen Gebäuden, da sie hier am effizientesten arbeitet. Luftwärmepumpen können aber auch in Bestandsgebäuden wirtschaftlich eingesetzt werden. Je besser das Gebäude gedämmt ist und je geringer die Vorlauftemperaturen im Heizsystem, desto effizienter arbeitet die Luftwärmepumpe.

    Generell gilt: Aus ökologischer Sicht lohnt sich die Anschaffung einer Luftwärmepumpe fast immer. Wirtschaftlich betrachtet zahlt sich eine Luftwärmepumpe aus, wenn die einmaligen und laufenden Kosten sich über die Jahre durch Einsparungen an Heizkosten amortisieren.

    Luftwärmepumpe Warmwassertank
    Warmwassertank von Stiebel Eltron

    Diese Kosten fallen für eine Luftwärmepumpe an

    Die Preise für Luftwärmepumpen schwanken stark und lassen sich nicht pauschal beziffern. Das liegt unter anderem daran, dass Größe, Jahresarbeitszahl und bauliche Gegebenheiten immer individuell evaluiert werden müssen. Grundsätzlich können die einmaligen Anschaffungskosten derzeit im hohen vierstelligen oder niedrigen fünfstelligen Bereich liegen.

    Hinzu kommen Kosten für den laufenden Betrieb. Eine regelmäßige Wartung stellt die korrekte Funktion einer Luftwärmepumpe sicher. Dabei fallen lediglich geringe Kosten an, etwa 100 bis 150 Euro jährlich. Der größte Posten sind die Stromkosten für den Betrieb der Wärmepumpe.

    Sofern ein Pufferspeicher, in dem Wärme zwischengespeichert wird, nicht ohnehin integriert ist, ist die zusätzliche Anschaffung in der Regel empfehlenswert. Einmalige Kosten fallen außerdem für die Installation sowie für einen zweiten Stromzähler an. Sinnvoll ist auch ein Wärmemengenzähler, der z.B. durch ein Energiemanagement-System ausgelesen werden kann. So lässt sich ermitteln, wie viel Wärme die Luftwärmepumpe tatsächlich abgibt. Der Zähler ist bei manchen Geräten bereits integriert.

    Mögliche Förderungen für Luftwärmepumpen

    Mithilfe von Förderungen für Wärmepumpen lassen sich die Anschaffungskosten reduzieren. Hier kommen vor allem die Förderungen für Einzelmaßnahmen innerhalb der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG EM) sowie die Förderungen 261 der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) infrage. 

    Der Antrag für die Bundesförderung für effiziente Gebäude ist für Einzelmaßnahmen gedacht. Diese Förderung ist sinnvoll, wenn das betroffene Gebäude nicht komplett saniert, sondern lediglich eine Wärmepumpe installiert werden soll. Der Antrag ist beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle zu stellen. Wer eine alte Gas- oder Ölheizung austauscht und stattdessen eine Wärmepumpe einbaut, erhält zusätzlich auch noch einen Heizungs-Tausch-Bonus.

    Die KfW bietet im Rahmen des Ausbaus zum Effizienzhaus günstige Förderkredite mit hohen Tilgungszuschüssen für diverse energetische Maßnahmen an. Lesen Sie dazu unseren Ratgeber zur Effizienzhaus-Förderung

    Bisweilen stellen einzelne Bundesländer oder Kommunen weitere Programme bereit, mit denen sich die Kosten für Luftwärmepumpen reduzieren lassen. Wichtig: Achten Sie genau auf die Förderbedingungen und stellen Sie den Antrag immer vor Beginn der Maßnahmen.

    Lohnt es sich, eine Luftwärmepumpe nachzurüsten?

    Der Einbau einer Luftwärmepumpe bei der Errichtung eines Neubaus ist fast immer eine sinnvolle und dauerhaft rentable Maßnahme. Auch in Bestandsgebäuden kann es sich lohnen, eine Luftwärmepumpe nachzurüsten. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe für Heizung und Warmwasser einzusetzen, kann die Heizkosten deutlich reduzieren.

    Zu prüfen ist allerdings, ob eine Luftwärmepumpe mit den vorhandenen Heizkörpern effizient arbeiten kann. Am besten geeignet ist eine Luftwärmepumpe für die Kombination mit einer Fußboden- oder Wandheizung. Gegebenenfalls lohnt es sich, einzelne kleine Heizkörper durch größere zu ersetzen oder sogar gegen spezielle Wärmepumpen-Heizkörper auszutauschen.

    Beim Nachrüsten einer Luftwärmepumpe im Altbau kommt es unter anderem auf den Zustand der Dämmung und der Fenster an. Je besser die Voraussetzungen für den Wärmeerhalt, desto eher lohnt sich eine Luftwärmepumpe. Sinnvoll kann der Einbau deshalb insbesondere im Rahmen einer Sanierung sein. In einem unsanierten Haus mit hohem Wärmebedarf ist eine Luft-Wasser-Wärmepumpe nicht die beste Wahl. Eine lohnenswerte und Kosten-Nutzen-effiziente Investition ist eine Dachdämmung, welche den Wärmebedarf deutlich senken und den Einsatz einer Luftwärmepumpe somit attraktiver machen kann. Alternativ können auch Hybridsysteme die passende Lösung sein, etwa die Kombination aus Luftwärmepumpe und Gas-Brennwertkessel.

    Die Kombination aus Luftwärmepumpe und Photovoltaik

    Eine Wärmepumpe verbraucht im Vergleich zu Gas- oder Elektroheizungen weniger Energie pro gewonnener Einheit Wärme und ist somit aus ökologischer Sicht sinnvoll. Wirtschaftlich betrachtet lohnt sich vor allem die Kombination einer Luftwärmepumpe mit Photovoltaik. Auf diese Weise kann der Stromverbrauch zu einem großen Teil durch kostengünstigen, sauberen Solarstrom gedeckt werden.

    Eine Luftwärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage zu kombinieren, trägt außerdem dazu bei, den Eigenverbrauch an Solarstrom zu optimieren, was wiederum die PV-Anlage rentabler macht. Unverzichtbar ist hier ein intelligentes Energiemanagementsystem, das den erzeugten Solarstrom optimal einsetzt.

    Jedoch ist zu beachten, dass eine Photovoltaikanlage den Strombedarf für eine Wärmepumpe in aller Regel allein nicht decken kann. Insbesondere im Winter zeigen die Erfahrungen, dass eine Luftwärmepumpe zusätzlich mit Strom aus dem öffentlichen Netz versorgt werden muss.

    Weitere Tipps zur Nutzung einer Luftwärmepumpe

    Bevor Sie sich für eine Luftwärmepumpe entscheiden, sollten Sie sich umfassend beraten lassen. Energieeffizienzexperten, Verbraucherzentralen sowie verschiedene Anbieter geben Empfehlungen und berücksichtigen dabei Ihren individuellen Heizbedarf sowie die Gegebenheiten vor Ort. Wichtig ist in diesem Zusammenhang zum Beispiel auch, ob Sie Ihre Luftwärmepumpe als Heizung, nur für die Warmwasserbereitung oder auch als Klimaanlage im Sommer nutzen möchten.

    Grundsätzlich kommt bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe auch eine Innenaufstellung infrage. Das hat sogar den Vorteil, dass die Anlage dauerhaft vor Witterung geschützt ist. Allerdings sind spezielle Luftkanäle für die Zu- und Abluft und damit Mauerdurchbrüche nötig, und auch die Lautstärke der Luftwärmepumpe muss dabei bedacht werden. Bei der Installation im Freien sollten Sie auf ausreichenden Abstand von mindestens drei Metern zu den Nachbarn achten. Im Durchschnitt liegt die Lautstärke einer Luftwärmepumpe zwischen 35 und 50 Dezibel. Mittlerweile arbeiten jedoch viele Modelle auch leiser.

    Nicht zuletzt lohnt es sich, über die Kombination aus Luft-Wasser-Wärmepumpe und Photovoltaik nachzudenken. Das ist nicht nur die klimafreundlichste Alternative, sondern kann sich auch finanziell stark auszahlen.