Luftwärmepumpen in der Übersicht: Arten, Funktion und Unterschiede

Luftwärmepumpen: Funktion & Klassifizierung

Obwohl beide Luftwärmepumpen die Außenluft als primäre Energiequelle nutzen, liegt der erste wesentliche Unterschied in ihrer Funktion und Klassifizierung. Denn Luft-Wasser-Wärmepumpen sind Heizsysteme und übertragen die erzeugte Wärmeenergie auf Heizungswasser. Wohingegen Luft-Luft-Wärmepumpen die gewonnene Wärme auf Luft übertragen und den Lüftungsanlagen zugeordnet werden. Hier lohnt es sich, die unterschiedlichen Funktionsweisen beider Luftwärmepumpen genauer anzuschauen.

• Luft-Wasser-Wärmepumpe

Das Funktionsprinzip dieser Luftwärmepumpe basiert auf einem geschlossenen Kältemittelkreislauf. Um diesen in Gang zu setzen, wird die Außenluft zunächst mittels Ventilatoren angesaugt und ins Innere der Anlage geleitet. Sobald die noch kühle Außenluft mit dem flüssigen Kältemittel in Berührung kommt, verdampft das Kältemittel und sorgt für einen Temperaturanstieg. Ein strombetriebener Kompressor verdichtet das inzwischen gasförmige Kältemittel, wodurch das Temperaturniveau nochmals erhöht wird. Im Anschluss verflüssigt ein Kondensator das Kältemittel wieder und die entstandene Wärme wird über gut isolierte Rohre ins Gebäudeinnere geleitet. Hier wird sie in ein wasserführendes System (z. B. Heizkörper oder Fußbodenheizung) geführt, das den Raum nach und nach erwärmt. Einige Modelle können daher auch als Klimaanlage genutzt werden, in diesem Fall wird das beschriebene Funktionsprinzip einfach umgekehrt.

Da das Kältemittel einer Wärmepumpe schon bei sehr geringen Temperaturen verdampft, können sie auch bei zweistelligen Minusgraden problemlos als alleiniges Heizsystem eingesetzt werden. Viele Hersteller statten ihre Anlage außerdem bereits mit einem integrierten Heizstab aus. Dieser würde bei noch strengerem Frost zum Einsatz kommen und den Heizbetrieb zusätzlich unterstützen.

• Luft-Luft-Wärmepumpe

Auch bei dieser Luftwärmepumpe wird die Außenluft zunächst mithilfe von Ventilatoren angesaugt, allerdings arbeitet sie ohne den für Wärmepumpenheizungen charakteristischen Kältemittelkreislauf. Stattdessen wird die Temperatur der Außenluft durch einen Plattenwärmetauscher innerhalb der Pumpe erhöht und im Anschluss über die verbrauchte Raumluft erwärmt. Nachdem die Luft erwärmt wurde, durchläuft sie einen zusätzlichen Zuluftnacherhitzer, der das Temperaturniveau weiter erhöht, bevor sie schließlich in ein spezielles Lüftungssystem im Wohnraum geleitet wird. Nachdem die Wärme entzogen wurde, wird die Raumluft aus dem System nach draußen geblasen.

Einige Modelle verfügen über eine zusätzliche Technologie namens "Luftbrunnen”, wobei es sich hier um einen Erdwärmetauscher handelt. Dabei wird die Außenluft durch ein unterirdisches Rohrsystem geleitet. Dabei sorgt die Erdwärme für eine zusätzliche Erwärmung der Außenluft, wodurch die Luftwärmepumpe besonders im Winter effizienter arbeitet. Im Sommer kann dieser Luftbrunnen dazu verwendet werden, die Außenluft abzukühlen, wodurch die Luftwärmepumpe ebenfalls als Klimaanlage genutzt werden kann.

Wann lohnt sich eine Luftwärmepumpe?

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

• Luft-Wasser-Wärmepumpen

Sie werden vor allem in Ein- und Zweifamilienhäusern als klimafreundliche Alternative zum fossilen Heizen eingesetzt. Da sie neben dem Gebäude auch Frischwasser erwärmen, können sie ganzjährig als alleiniges Heizsystem genutzt werden.

Immer mehr Hausbesitzer entscheiden sich inzwischen dazu, ihre alte Öl- oder Gasheizung mit dieser Luftwärmepumpe zu ersetzen, weswegen sie alleine im letzten Jahr über 80 Prozent des gesamten Wärmepumpenabsatzes ausmachte. Wurden in der Vergangenheit noch überwiegend Neubauten oder sanierten Effizienzhäusern mit ihr ausgestattet, sorgte die fortlaufende Weiterentwicklung in der Wärmepumpentechnologie für einen flächendeckenden Einsatz in privaten Eigenheimen. Vor allem durch ihre einfache Installation werden immer mehr Luftwärmepumpen in Altbauten nachgerüstet und erweisen sich dort auch ohne die Kombination einer Fußbodenheizung als leistungsstarkes Heizsystem.

Gut zu wissen: Eine Feldstudie des Fraunhofer-Instituts¹ hat ebenfalls gezeigt, dass Wärmepumpen mit normalen Heizkörpern und in Bestandsbauten effizient arbeiten. Bei der korrekten Dimensionierung durch einen Fachmann, der die Leistung und Größe der Wärmepumpe ermittelte, konnten keine nennenswerten Effizienzunterschiede zu Neubauten festgestellt werden.

Da sie zur Wärmegewinnung ca. 75 Prozent Außenluft und lediglich 25 Prozent Strom benötigen, arbeiten sie – je nach Wirkungsgrad der Wärmepumpe – drei bis fünfmal effizienter als Gas- oder Ölheizungen. Das bedeutet, dass sie aus 1 kWh Strom drei bis fünf kWh Wärme erzeugen können. Damit sie ihren hohen Wirkungsgrad voll ausspielen kann, muss vor Installation der Luftwärmepumpe eine individuelle Dimensionierung inkl. Heizlastberechnung durchgeführt werden. Neben der benötigten Raumwärme sollte dabei auch der Warmwasserverbrauch möglichst genau kalkuliert werden. Daher ist diese Luftwärmepumpe besonders gut als eigenständiges Heizsystem geeignet.

Wenn bspw. eine Wärmepumpe mit Solarthermie kombiniert wird, kann die Heizlastberechnung der Luftwärmepumpe nicht korrekt durchgeführt werden, da die Sonneneinstrahlung der Solarthermie für die Warmwasser-Einspeisung nie exakt vorherbestimmt werden kann.

Anders sieht es bei der Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik (PV) aus. Denn PV-Anlagen sind keine Heizsysteme, sondern dienen ausschließlich zur Stromerzeugung. Somit wird die erzeugte Wärmemenge der Luftwärmepumpe nicht beeinflusst, wobei der selbst erzeugte Strom für den Betrieb der Wärmepumpe verwendet werden kann. Diese Kombination erfreut sich bei vielen Hausbesitzern immer größerer Beliebtheit, da sie eine besonders hohe Unabhängigkeit vom Energiemarkt ermöglicht.

• Luft-Luft-Wärmepumpen

Sie können bspw. als Ergänzung zur Gas- oder Ölheizung genutzt werden. Oftmals werden sie auch als zusätzliche Klimaanlage in Büroräumen oder Sommerresidenzen genutzt. Dabei führen sie die warme Raumluft effizient ab und leiten gleichzeitig kühle Luft in die Räume. Trotz ihrer vielseitigen Einsatzmöglichkeiten stoßen sie bei der Vollversorgung eines Eigenheimes an ihre Grenzen. Denn aufgrund ihrer Funktionsweise können sie keine ausreichende Wärme für die Erwärmung von Frischwasser erzeugen. Daher kommen sie in Eigenheimen meist als Zusatzheizung zum Einsatz, um die Heizkosten zu reduzieren und die Umweltbelastung zu minimieren.

Grundsätzlich können sie sowohl für Neubauten als auch für Altbauten geeignet sein, allerdings hängt die Anwendbarkeit hier von verschiedenen Faktoren ab. In Neubauten kann die Installation dieser Luftwärmepumpe oft einfacher und kostengünstiger sein, da das Heizsystem von Anfang an in die Planung des Gebäudes integriert werden kann. Die Dämmung und Energieeffizienz von Neubauten lassen sich in der Regel leichter optimieren, was den Betrieb der Luftwärmepumpe effizienter gestaltet. Auch die Wahl geeigneter Lüftungs- und Wärmeübertragungssysteme kann von Beginn an berücksichtigt werden, um eine optimale Leistung der Luftwärmepumpe zu gewährleisten. In Altbauten kann die Integration einer Luft-Luft-Wärmepumpe eine größere Herausforderung darstellen, da diese oft nicht die gleiche Energieeffizienz aufweisen wie moderne Neubauten. Die Dämmung und Wärmeisolierung älterer Gebäude kann möglicherweise nicht ausreichend sein, um die volle Effizienz der Luftwärmepumpe zu nutzen. In einigen Fällen kann daher eine zusätzliche energetische Sanierung des Gebäudes erforderlich sein, um die Voraussetzungen für eine effiziente Nutzung zu schaffen.

Für eine klimafreundliche Versorgung des Hauses mit Heizung und Warmwasser ist die Kombination der Luftwärmepumpe mit einer Solarthermieanlage am besten geeignet. Denn indem man beide Systeme kombiniert, kann man zusätzlich kostenlose Sonnenenergie zur Erwärmung des Wassers für die Heizung oder Warmwasserbereitung nutzen. Die Solarthermieanlage erzeugt dabei Wärme durch die Absorption von Sonnenstrahlen und wandelt diese in thermische Energie um. Die Kombination beider Systeme ermöglicht eine ganzjährige Beheizung und Warmwasserversorgung, wobei die Solarthermieanlage insbesondere in den sonnenreichen Monaten einen Großteil der benötigten Energie liefern kann. Dies reduziert den Strombedarf der Luftwärmepumpe und erhöht die Gesamteffizienz erheblich.

Welche Nachteile haben Luftwärmepumpen?

Im Vergleich zu Sole- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind Luftwärmepumpen etwas weniger effizient. Aber auch hier gibt es noch einmal starke Unterschiede zwischen den verschiedenen Luftwärmepumpen. Zudem wird als Nachteil häufig der höhere Geräuschpegel genannt. Dieser hält sich bei modernen Geräten jedoch in Grenzen.

Eine Gegenüberstellung der beiden Typen der Luftwärmepumpe zeigt Ihnen die jeweiligen Vor- und Nachteile:

Was kostet eine Luftwärmepumpe inklusive Installation?

Die Kosten von Luftwärmepumpen können, je nach Typ, stark variieren – sowohl in Bezug auf die Anschaffung, die Fördermöglichkeiten als auch die laufenden Betriebskosten.

*inkl. Warmwasser
**ohne Warmwasser
***wird nur gewährt, wenn mind. 65 Prozent des Wärmebedarfs durch erneuerbare Energien abdeckt werden.

• Luft-Wasser-Wärmepumpe

Die Anschaffungs- und Installationskosten von Luft-Wasser-Wärmepumpen liegen für ein Einfamilienhaus vor Abzug der Förderung in der Regel zwischen 27.000 und 40.000 Euro. Dabei kommt es vor allem auf die individuellen Anforderungen und Gegebenheiten des Eigenheims an. Die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) bezuschusst die Anschaffung und den Einbau mit bis zu 70 Prozent. Die maximal förderfähigen Kosten sind derzeit auf 30.000 Euro gedeckelt. Da Luft-Wasser-Wärmepumpen in der Regel als alleiniges Heizsystem inkl. Warmwasserbereitung eingesetzt werden, erreichen Sie problemlos den für die Förderung geforderten Mindestanteil an erneuerbaren Energien.

Gut zu wissen: Entscheiden Sie sich für die Wärmepumpe von thermondo als neue Heizungsanlage, kostet Sie diese bei einer Leistung von 12 kW ab 32.000 Euro. Mit der Förderung von 55 Prozent bei 30.000 Euro förderfähigen Kosten, sind das am Ende Kosten von nur noch 15.500 Euro. Bei einer Maximalförderung von 70 Prozent sind es sogar nur noch 11.000 Euro.

• Luft-Luft-Wärmepumpe

Auch hier kommt es vor allem auf die individuellen Gegebenheiten und das jeweilige Einsatzgebiet an. Die Kosten der Lüftungsanlage können je nach Modell zwischen 1.000 und 3.000 Euro pro Raum betragen. Neben der Luftwärmepumpe kommen noch Kosten für die Kanäle und deren Einbau hinzu. Inklusive Installation sollten Sie für ein Einfamilienhaus demnach mit einem Wert von bis zu 15.000 Euro rechnen. Werden Luft-Luft-Wärmepumpen als Heizsystem eingesetzt, können diese im Rahmen der BEG ebenfalls bis zu 70 Prozent Förderung erhalten. Die Förderung wird jedoch nur gewährt, wenn sie mindestens 65 Prozent des Heizbedarfs abdeckt. Wird die Luft-Luft-Wärmepumpe als Klimaanlage oder lediglich zur Heizungsunterstützung von z. B. fossilen Heizsystemen verwendet, erreicht sie in der Regel nicht den Mindestanteil an erneuerbaren Energien. In diesem Fall wird die Anschaffung nicht gefördert.

Fazit: Luftwärmepumpen

Beide Luftwärmepumpen arbeiten klimafreundlich, da sie Außenluft als primäre Wärmequelle nutzen und mit Strom betrieben werden. Darüber hinaus unterscheiden sie sich aber grundlegend in Ihrer Funktion und haben daher meist unterschiedliche Einsatzgebiete.

Die Anschaffung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe ist besonders empfehlenswert, wenn Sie Ihre alte Heizung austauschen möchten. Denn mit ihr können Sie sparsam und effizient heizen und Warmwasser erzeugen sowie in einigen Fällen auch kühlen. Luft-Luft-Wärmepumpen eignen sich besonders gut als Zusatzheizung in Kombination mit anderen Heizsystemen oder als Klimaanlage.

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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