Luftwärmepumpen in der Übersicht: Arten, Funktion und Unterschiede

Was ist der Unterschied zwischen einer Luft-Luft-Wärmepumpe und einer Luft-Wasser-Wärmepumpe?

Beide Wärmepumpen nutzen die Umgebungsluft als Energiequelle, unterscheiden sich jedoch in der Wärmeübertragung:

Luft-Wasser-Wärmepumpen übertragen Wärme an Heizungswasser und eignen sich auch für Warmwasserbereitung. Sie werden meist als zentrales Heizsystem eingesetzt.

Luft-Luft-Wärmepumpen übertragen Wärme an die Luft, gelten als Lüftungsanlagen und können kein Warmwasser bereitstellen. Dafür ist ein zusätzliches System nötig.

Wie funktioniert eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?

Das Funktionsprinzip der Luft-Wasser-Wärmepumpe basiert auf einem geschlossenen Kältemittelkreislauf. Um diesen in Gang zu setzen, saugt die Luftwärmepumpe die Umgebungsluft zunächst mit einem Ventilator an.

1. Verdampfen: Sobald die Umgebungsluft mit dem flüssigen Kältemittel in Berührung kommt, verdampft das Kältemittel.

2. Verdichtung: Ein strombetriebener Kompressor verdichtet das gasförmige Kältemittel. Dadurch erhöht sich der Druck,, wodurch das Temperaturniveau angehoben wird.

3. Wärmeübertragung: Das erhitzte und gasförmige Kältemittel gibt seine Wärme über einen sogenannten Wärmetauscher an den Heizkreislauf ab. Das Heizungswasser wird über gut isolierte Rohre ins Gebäudeinnere geleitet.

4. Verflüssigung: Durch die Abgabe der Wärme an das Heizungswasser sinkt die Temperatur des Kältemittels. Dadurch verflüssigt sich das Gas wieder.

5. Entspannung: Im Anschluss wird der Druck des Kältemittels durch ein Expansions- oder Entspannungsventil wieder herabgesetzt. Dadurch erreicht das Kältemittel seine Ausgangstemperatur und der Kreislauf kann erneut beginnen.

Gut zu wissen: Das Kältemittel verdampft schon bei sehr niedrigen Temperaturen. Daher funktionieren Luft-Wasser-Wärmepumpen auch bei Minusgraden zuverlässig. Bei extremen Kältewerten springt ein Heizstab zur Unterstützung ein.

Kann die Luft-Wasser-Wärmepumpe auch kühlen?

Ja, lässt sich der Kältemittelkreislauf umkehren. Dadurch heizt die Luft-Wasser-Wärmepumpe nicht, sondern kühlt. Bei einem wassergeführten Heizsystem (z. B. Radiatoren, Fußbodenheizung) wird die Verwendung diese Funktion jedoch empfohlen, da Tauwasser und Schimmel entstehen können.

Wie funktioniert eine Luft-Luft-Wärmepumpe?

In der Regel funktionieren Luft-Luft-Wärmepumpen – wie jede andere Wärmepumpen-Art – mit einem Kältemittelkreislauf. Dabei wird das Kältemittel durch die angesaugte Umgebungsluft verdampft und komprimiert. Die Wärme wird jedoch nicht an das Heizwasser, sondern an ein Lüftungssystem abgegeben.

Man unterscheidet Single-Split- und Multi-Split-Systeme:

• Single-Split: Eine Außeneinheit versorgt ein Innengerät.
• Multi-Split: Eine Außeneinheit versorgt mehrere Innengeräte in unterschiedlichen Räumen.

Anders als bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe zirkuliert bei der Luft-Luft-Wärmepumpe kein Heizungswasser, sondern das Kältemittel. Die Wärme gelangt erst in der Inneneinheit an die Luft und wird dann direkt in den Raum abgegeben.

Gut zu wissen: Einige Systeme arbeiten im Lüftungsverbund mit Wärmerückgewinnung sogar ohne Kältemittelkreislauf. Hier wird die warme Abluft über einen Wärmetauscher genutzt, um Frischluft vorzuwärmen. Ein Nacherhitzer bringt diese anschließend auf Raumtemperatur.

Wann lohnt sich eine Luftwärmepumpe?

Ebenso unterschiedlich wie die Funktionsweise gestalten sich auch die Einsatzgebiete beider Luftwärmepumpen.

Warum ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe die erste Wahl für den Heizungstausch im Altbau?

Für Besitzer von Bestandsgebäuden ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe, die mit Abstand häufigste und sinnvollste Lösung, um eine alte Öl- oder Gasheizung zu ersetzen. Der Hauptgrund: Sie integriert sich nahtlos in das vorhandene, wasserführende Heizsystem.

Die drei entscheidenden Vorteile für Hausbesitzer:

• Einfache Nachrüstung: Die Wärmepumpe wird an Ihre bestehenden Heizkörper oder Ihre Fußbodenheizung angeschlossen. Aufwendige Umbauten im ganzen Haus sind meist nicht nötig.
• Vollwertiger Heizkomfort: Sie übernimmt nicht nur das Heizen, sondern auch die komplette Warmwasserbereitung für Bad und Küche und funktioniert somit als alleiniges, zentrales Heizsystem – das ganze Jahr über.
• Bewiesene Effizienz: Der Mythos, Wärmepumpen funktionierten nur im Neubau, ist längst widerlegt. Eine viel beachtete Feldstudie des Fraunhofer-Instituts hat wissenschaftlich nachgewiesen, dass moderne Luft-Wasser-Wärmepumpen auch in unsanierten Altbauten mit normalen Heizkörpern effizient arbeiten.

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Warum sind Luft-Luft-Wärmepumpen nicht als alleiniges Heizsystem geeignet?

Luft-Luft-Wärmepumpen übertragen ihre Wärme auf die Luft und können daher nicht zur Warmwasserbereitung genutzt werden. In Alt- oder Bestandsbauten werden sie daher meist nur als ergänzendes Heizsystem oder als Klimaanlage eingesetzt.

Typische Einsatzgebiete für Luft-Luft-Wärmepumpen:

• Ferienhäuser: Ideal zum Kühlen im Sommer und gelegentliches Heizen.
• Passiv- und Niedrigenergiehäuser: Für den geringen Energiebedarf eines modernen Neubaus, kann die Wärmeleistung einer Luft-Luft-Wärmepumpe ausreichen. Dennoch ist zusätzlich ein System zur Warmwasserbereitung nötig (z. B. eine Warmwasserwärmepumpe oder eine Solarthermieanlage).

Luft-Luft-Wärmepumpe im Altbau vs. Neubau:

• Neubau: Einfache Integration, da das luftgeführte Heizsystem eingeplant werden kann.
• Altbau: Aufwändige Installation, da bereits wassergeführte Heizsysteme vorhanden sind. Der Umbau auf ein luftgeführtes System kann teuer sein.

Welche Nachteile haben Luftwärmepumpen?

Viele vermeintliche Nachteile von Luftwärmepumpen basieren auf Mythen oder Vorurteilen, die sich hartnäckig halten. Durch die Weiterentwicklung der Technik wurden einige Nachteile abgeschwächt. Dennoch gibt es einige Punkte, die man kennen sollte:

1. Lautstärke der Wärmepumpe

Im Vergleich zu Grundwasser- oder Erdwärmepumpen sind Luftwärmepumpen etwas lauter. Die Geräuschentwicklung entsteht primär durch den Ventilator, der die Umgebungsluft ansaugt. Moderne Geräte verfügen jedoch über Nacht- oder Flüstermodi. Dadurch sind Luftwärmepumpen kaum lauter als ein Kühlschrank.

2. Geringe Effizienz bei Kälte

Die Effizienz einer Luftwärmepumpe hängt stark von der Außentemperatur ab. Im Gegensatz zum Grundwasser oder Erdreich ist die Luft größeren Temperaturschwankungen ausgesetzt. Dadurch sinkt die Leistung an sehr kalten, wobei meist ein elektrischer Heizstab die Luftwärmepumpe zusätzlich unterstützt.

3. Platzbedarf für das Außengerät

Das Außengerät wird in der Regel vor oder hinter dem Haus aufgestellt. Für den optimalen Betrieb sollte genügend Abstand zu Fenstern und Nachbargrundstücken eingehalten werden.

Was kostet eine Luftwärmepumpe inklusive Installation?

Die Kosten von Luftwärmepumpen können, je nach Typ, zwischen 15.000 und 40.000 € schwanken. Beide Systeme können unter bestimmten Voraussetzungen von einer staatlichen Heizungsförderung von bis zu 80 % profitieren.

Luft-Luft-Wärmepumpen sind in der Anschaffung mit 15.000 bis 21.000 € etwas günstiger. Dafür ist ein zusätzliches System zur Warmwasserbereitung nötig. Luft-Wasser-Wärmepumpen sind mit 27.000 bis 40.000 € etwas teurer. Dafür fungieren sie als vollwertige Zentralheizung inklusive Warmwasserbereitung.

*inkl. Warmwasserbereitung
**ohne Warmwasserbereitung
***wird nur gewährt, wenn mind. 65 % des Wärmebedarfs durch erneuerbare Energien abgedeckt werden.

Wie viel kostet eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe kostet zwischen 27.000 und 40.000 € inklusive Installation. Die große Preisspanne entsteht, durch die individuellen Anforderungen des Hauses sowie die benötigte Heizleistung.

Die Anschaffung und der Einbau werden mit bis zu 80 % staatlich gefördert. Daher sind Luft-Wasser-Wärmepumpen bereits ab 8.700 € erhältlich.

Wie hoch sind die Kosten von Luft-Luft-Wärmepumpen?

Die Kosten einer Luft-Luft-Wärmepumpe liegen zwischen 15.000 und 21.000 €. Pro Raum kostet diese Variante der Luftwärmepumpe rund 3.000 €. Daher ist der Preis zum großen Teil von der Anzahl der zu beheizenden Räume und den Gegebenheiten im Haus abhängig.

Werden Luft-Luft-Wärmepumpen als Heizsystem eingesetzt, können diese im Rahmen der BEG bis zu 80 % Förderung erhalten. Die Förderung wird jedoch nur gewährt, wenn sie mindestens 65 % des Heizbedarfs abdeckt.

Wird die Luft-Luft-Wärmepumpe als Klimaanlage in Wohngebäuden eingesetzt, ist eine Förderung nicht möglich. Wird sie zur Heizungsunterstützung verwendet, erreicht sie in der Regel nicht den Mindestanteil an erneuerbaren Energien. Auch in diesem Fall wird die Anschaffung nicht gefördert.

Gut zu wissen: Luft-Luft-Wärmepumpen sind in der Anschaffung etwas günstiger. Dafür müssen Sie zusätzlich zur Wärmepumpe auch die Kosten für ein System zur Warmwasserbereitung einberechnen.

Wie viel Strom verbraucht eine Luftwärmepumpe?

In einem durchschnittlichen Einfamilienhaus mit einem Wärmebedarf von 20.000 kWh pro Jahr verbraucht eine Luftwärmepumpe etwa 5.000 bis 6.600 kWh Strom. Der tatsächliche Verbrauch hängt von Effizienz, Gebäudezustand und Nutzungsverhalten ab.

So wird der Stromverbrauch berechnet

1. Mit dem Wirkungsgrad (COP oder SCOP)

Der Wirkungsgrad (COP oder Coefficient of Performance) zeigt, wie effizient die Wärmepumpe unter bestimmten Bedingungen arbeitet.

Faustformel: Heizenergiebedarf ÷ Wirkungsgrad = Stromverbrauch

Beispiel: 20.000 kWh Wärmebedarf ÷ 43,5 Wirkungsgrad ≈ 5.0700 kWh Strom

Gut zu wissen: Der COP ist ein Laborwert und kann im realen Betrieb abweichen.

2. Mit der Jahresarbeitszahl (JAZ)

Die Jahresarbeitszahl gibt an, wie viele Kilowattstunden Wärme pro Kilowattstunde Strom über ein Jahr tatsächlich erzeugt wurden.

Formel:

• erzeugte Wärme (kWh) ÷ verbrauchter Strom (kWh) = JAZ
• Heizenergiebedarf ÷ JAZ = Stromverbrauch

Die Berechnung ist erst möglich, wenn die Wärmepumpe mindestens ein Jahr gelaufen ist.

Wie hoch ist der Wirkungsgrad einer Luftwärmepumpe?

• Luft-Wasser-Wärmepumpe: Wirkungsgrad (COP) ca. 4
  Das bedeutet: 1 kWh Strom erzeugt 4 kWh Wärme
• Luft-Luft-Wärmepumpe: Wirkungsgrad ca. 3
  Das bedeutet: 1 kWh Strom erzeugt 3 kWh Wärme

Der Grund für den kleineren Wirkungsgrad der Luft-Luft-Wärmepumpe: Wasser ist ein besserer Wärmeträger als Luft.

Beispiel: Stromverbrauch und Betriebskosten einer Luftwärmepumpe

Fazit: Wann lohnt sich welche Luftwärmepumpe?

Luft-Wasser-Wärmepumpen lohnen sich dann, wenn Sie ein zentrales Heizsystem inklusive Warmwasserbereitung ersetzen wollen. Vor allem im Altbau, wo häufig bereits ein wassergeführtes Heizsystem mit Radiatoren oder Fußbodenheizung vorhanden ist, lohnt sich diese Variante am meisten.

Das Einsatzgebiet von Luft-Luft-Wärmepumpen ist etwas begrenzter. In Passiv- oder Niedrigenergiehäusern kann diese Luftwärmepumpe als Heizsystem genutzt werden. In diesem Fall ist noch ein weiteres System zur Warmwasserbereitung notwendig. Auch als Heizungsunterstützung kann die Luft-Luft-Wärmepumpe klimafreundlich heizen und kühlen.

Auch in Ferienhäusern kann eine Luft-Luft-Wärmepumpe sinnvoll sein. Wird sie vorwiegend im Sommer zur Kühlung verwendet und im Winter nur sporadisch geheizt, halten sich auch die Stromkosten im Rahmen.

Fakt ist: Beide Luftwärmepumpen arbeiten klimafreundlich, da sie Außenluft als primäre Wärmequelle nutzen und mit Strom betrieben werden. Überdies unterscheiden sie sich aber grundlegend in ihrer Funktion und haben daher überwiegend unterschiedliche Einsatzgebiete.

Bei der Wahl zwischen den beiden Typen ist es wichtig, die individuellen Anforderungen und Gegebenheiten des Gebäudes zu berücksichtigen, um die optimale Lösung für eine effiziente und nachhaltige Raumklimatisierung zu finden.

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