Wie funktionieren Wärmepumpen?
Veröffentlicht am 21.03.2025
Die Wärmepumpe ist eine der effizientesten und nachhaltigsten Heiztechnologien auf dem Markt. Sie funktioniert zuverlässig, selbst bei Kälte, und ermöglicht dir in vielen Fällen sogar eine Kühlung im Sommer. Je nach Art der Wärmepumpe kannst du die Energiequelle wählen, die am besten zu deinem Gebäude passt.
Aber: Wie genau funktioniert eine Wärmepumpe? In diesem Ratgeber erklären wir es dir!
Inhaltsverzeichnis
Das Funktionsprinzip von Wärmepumpen einfach erklärt
Eine Wärmepumpe nutzt ein physikalisches Prinzip, das sich in Kühlschränken oder Klimaanlagen ebenfalls wiederfindet – nur mit umgekehrter Zielsetzung. Während ein Kühlschrank Wärme aus dem Innenraum nach außen abführt, bringt die Wärmepumpe Wärme von außen nach innen – selbst wenn es draußen kalt ist.
Die Funktionsweise basiert auf einem geschlossenen thermodynamischen Kreislauf, in dem ein Kältemittel zirkuliert. Dieses Kältemittel hat die besondere Eigenschaft, bereits bei sehr niedrigen Temperaturen zu verdampfen. Der gesamte Prozess läuft in vier Hauptschritten ab:
- Wärmeaufnahme im Verdampfer: Zunächst nimmt das flüssige Kältemittel in einem Verdampfer die Umweltwärme auf – je nach System stammt sie aus der Außenluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser. Durch diese Wärmezufuhr verdampft das Kältemittel und wird gasförmig.
- Druckerhöhung im Verdichter (Kompressor): Im nächsten Schritt wird das gasförmige Kältemittel von einem Verdichter stark komprimiert. Durch die Kompression steigt der Druck – und mit ihm die Temperatur des Kältemittels auf ein nutzbares Niveau von 60 °C oder mehr.
- Wärmeabgabe im Kondensator: Das nun heiße Kältemittelgas strömt in den Kondensator, wo es seine Wärme an das Heizsystem deines Hauses abgibt – zum Beispiel an einen Pufferspeicher, eine Fußbodenheizung oder Heizkörper. Dabei kühlt das Kältemittel wieder ab und wird flüssig.
- Druckabsenkung im Expansionsventil: Bevor der Kreislauf erneut beginnt, wird das abgekühlte, flüssige Kältemittel im Expansionsventil entspannt – also auf einen niedrigeren Druck gebracht. Das senkt seine Temperatur erneut ab, und der Zyklus beginnt von vorn.
Du bist an deiner eigenen Wärmepumpe interessiert? Dann findest du unsere Angebote hier bei uns im Shop:
Aufbau einer Wärmepumpe – Die wichtigsten Komponenten
Damit du die Funktionsweise wirklich verstehst, hilft ein Blick auf den Aufbau einer Wärmepumpe. Im Inneren arbeiten mehrere zentrale Bauteile zusammen:
- Verdampfer: Hier nimmt das flüssige Kältemittel die Umweltwärme auf und verdampft dabei.
- Verdichter (Kompressor): Er erhöht den Druck des gasförmigen Kältemittels, wodurch dessen Temperatur steigt.
- Kondensator: Das heiße Kältemittelgas gibt seine Wärme an das Heizsystem (z. B. Fußbodenheizung oder Heizkörper) ab und wird wieder flüssig.
- Expansionsventil: Es senkt den Druck des Kältemittels wieder ab – der Kreislauf beginnt von vorn.
Zusätzlich gibt es eine Steuerungseinheit, Umwälzpumpen und – je nach System – auch einen Pufferspeicher oder Warmwasserspeicher.
Wärmepumpenarten: Unterschiede in ihrer Funktionsweise
Nicht jede Wärmepumpe ist gleich – es gibt verschiedene Arten, die sich in ihrer Wärmequelle und Technik unterscheiden. Hier ein Überblick:
| Wärmepumpenart | Wärmequelle | Funktionsweise |
| Luft-Wasser-Wärmepumpe | Umgebungsluft | Diese Variante nutzt die Außenluft als Wärmequelle. Sie ist besonders einfach zu installieren und deshalb bei Sanierungen beliebt. Ihre Funktionsweise basiert auf der Entnahme von Umgebungsluft über einen Ventilator, die dann über den Verdampfer Wärme abgibt. |
| Sole-Wasser-Wärmepumpe | Erdwärme | Auch bekannt als Erdwärmepumpe: Sie entzieht dem Erdreich Wärme über Erdkollektoren oder Erdsonden. Diese Wärmepumpen sind besonders effizient, da die Bodentemperatur ganzjährig relativ konstant ist. |
| Wasser-Wasser-Wärmepumpe | Grundwasser | Hier wird das Grundwasser als Energiequelle genutzt. Das Grundwasser hat ganzjährig eine hohe Temperatur und liefert dadurch sehr gute Leistungswerte – allerdings ist die Genehmigung durch die Behörden nötig. |
Wärmepumpe zum Kühlen – So funktioniert’s
Eine Wärmepumpe kann nicht nur Wärmeenergie aus der Umwelt entziehen, sondern Wärme umgedreht an diese abgeben. Das bedeutet, eine Wärmepumpe kann theoretisch auch zum Kühlen von Innenräumen verwendet werden.
Eine Kühlung über den normalen Heizungskreislauf ist jedoch nur dann möglich, wenn du über eine Flächenheizsystem wie beispielsweise eine Fußbodenheizung verfügst. Alternativ kannst du auch Gebläsekonvektoren verwenden. Die Kühlung über gewöhnliche Radiatoren funktioniert aufgrund ihrer kleinen Fläche nicht.
Bei der Kühlung mittels einer Wärmepumpe werden zwei Modi unterschieden: Aktive Kühlung und passive Kühlung:
Aktive Kühlung
Bei einer aktiven Kühlung wird der Heizkreislauf deiner Wärmepumpe umgedreht. Sie funktioniert dann analog zu einem Kühlschrank. Der Stromverbrauch ist dabei in etwa gleich hoch wie beim Heizen.
Mit einer aktiven Kühlung kann im Sommer die Raumtemperatur in vielen Fällen um mehrere Grad gesenkt werden.
Passive Kühlung
Bei der passiven Kühlung funktioniert die Kühlung dadurch, dass die Raumwärme passiv an das gewählte Außenmedium abgegeben wird.
Anders als bei der aktiven Kühlung muss hier nur die Wasserpumpe arbeiten, nicht jedoch der Verdichter. Dies führt zu einem sehr niedrigen Stromverbrauch, wenngleich die Kühlleistung in der Regel auch niedriger ist. Nichtsdestotrotz kannst du auf diese Weise ohne großen Stromverbrauch eine signifikante Kühlung deiner Innenräume erreichen.
Die passive Kühlung funktioniert jedoch ausschließlich mit Sole-Wasser- bzw. Wasser-Wasser-Wärmepumpen.
Funktionsweise einer Wärmepumpe im Winter
Eine häufige Sorge bei der Planung einer Wärmepumpe lautet: Funktioniert das System überhaupt bei Minusgraden? Die klare Antwort: Ja, moderne Wärmepumpen arbeiten auch im tiefsten Winter zuverlässig und effizient.
Was viele nicht wissen: Selbst bei Außentemperaturen von -15 °C enthält die Luft, das Erdreich oder das Grundwasser noch nutzbare thermische Energie. Und genau diese Restwärme macht sich die Wärmepumpe zunutze. Entscheidend ist dabei nicht die absolute Temperatur, sondern der Unterschied zwischen Wärmequelle und dem Temperaturniveau, das im Haus benötigt wird.
Im Winter läuft der thermodynamische Prozess der Wärmepumpe genauso ab wie im Sommer – allerdings unter erschwerten Bedingungen:
- Wärmeaufnahme: Auch bei kalten Außentemperaturen nimmt das Kältemittel im Verdampfer Energie aus der Luft (bei Luft-Wasser-Wärmepumpen) oder aus dem Boden/Grundwasser (bei Sole- oder Wasser-Wärmepumpen) auf.
- Druckerhöhung & Temperatursteigerung: Da das Kältemittel schon bei niedrigen Temperaturen verdampft, kann es weiterhin verdichtet und erhitzt werden – meist auf Temperaturen zwischen 35 und 60 °C, je nach Heizungssystem.
- Wärmeabgabe: Die erhitzte Energie wird an das Heizsystem abgegeben – Fußbodenheizungen arbeiten besonders effizient, aber auch Heizkörper lassen sich mit entsprechend dimensionierten Wärmepumpen versorgen.
Du bist an deiner eigenen Wärmepumpe interessiert? Dann findest du unsere Angebote hier bei uns im Shop: