Luftwärmepumpe im Winter im Schnee

Wie gut funktioniert eine Wärmepumpe im Winter?

Die Wärmepumpe ist eine vielversprechende Heiztechnologie. Sie nutzt Energie aus der Umwelt, also aus Luft, Erde oder Grundwasser und wandelt diese mit Hilfe von Strom in Wärme um. Aber wie zuverlässig arbeitet die Wärmepumpe eigentlich im Winter bei Minustemperaturen?

Inhalt

Eine Wärmepumpe kann klimaneutral arbeiten. Für ihren Betrieb benötigt sie Strom, stammt der aus erneuerbaren Energien entstehen keine CO2-Emissionen. Aber: Je kälter die Außentemperatur, desto mehr elektrische Energie wird benötigt – sprich: Desto höher ist der Stromverbrauch.

Heizt die Wärmepumpe also auch im Winter ausreichend und sorgt für ein angenehm warmes Zuhause? Oder wird sie in den Wintermonaten doch zum Stromfresser? Wir klären auf.

Lohnt sich eine Wärmepumpe im Winter?

Wärmepumpen wandeln Umweltwärme aus Luft, Erde oder Grundwasser in Heizungswärme um. Dazu erwärmen sie ein Kältemittel, das zu Gas wird und seine Wärme an den Heizkreislauf abgibt. Durch den Energieaustausch verflüssigt sich das Kältemittel wieder und der Prozess beginnt von vorne.

Aufgrund ihrer niedrigen Vorlauftemperaturen arbeiten Wärmepumpen in Kombination mit Flächenheizungen wie Fußbodenheizungen besonders effizient. Dabei sparen sie Kosten und schonen das Klima. Mehr zur Funktion einer Wärmepumpe.

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Doch was passiert, wenn die Außentemperaturen fallen? Interessent*innen haben im Vorlauf oft Bedenken, dass Wärmepumpen bei Minusgraden den Wohnraum nicht ausreichend aufheizen und hohe Stromkosten für das Erhitzen von Umweltenergie aus Luft, Grundwasser oder Erdboden entstehen.

Dennoch ist die Angst vor einem kalten Zuhause unbegründet, denn die Wärmepumpe ist auf den individuellen Heizbedarf angepasst.

Selbst an kalten Wintertagen mit Außentemperaturen im Minusbereich heizen Wärmepumpen zuverlässig. Luft-Wasser-Wärmepumpen sind beispielsweise bei bis zu -20 °C Außentemperatur in der Lage, Vorlauftemperaturen von mehr als 50 °C erzeugen. Denn: Luft, Wasser oder Erdboden sind immer wärmer als die eingesetzten Kältemittel.

Kann die Wärmepumpe den Heizbedarf einmal doch nicht decken, ist in nahezu allen modernen Luftwärmepumpen ein Heizstab integriert. Dieser springt automatisch an und unterstützt die Heizung. Im Hinblick auf immer mildere Winter kommt das aber tatsächlich selten vor.

Allerdings benötigen Wärmepumpen bei extremer Kälte mehr Strom, um die Umweltenergie in Wärme umzuwandeln. 

Infografik Funktionsprinzip Wärmepumpe

 

Wie effizient sind die verschiedenen Wärmepumpen?

Je geringer der Temperaturunterschied zwischen der Energiequelle und der Heiztemperatur ist, desto geringer der Stromverbrauch der Wärmepumpe im Winter und desto effizienter der Betrieb. Das heißt aber auch, dass sie bei einer sehr niedrigen Temperatur ausschließlich mit elektrischer Energie betrieben werden muss und ihre Effizienz sinkt.

Hier gibt es allerdings große Unterschiede zwischen Luftwärmepumpe, Erdwärmepumpe und Grundwasserwärmepumpe.

Luftwärmepumpe

Die Luftwärmepumpe, auch Luft-Wasser-Wärmepumpe genannt, arbeitet nach dem Prinzip der Aerothermie. Unabhängig der Außentemperatur zieht sie ihre Umweltenergie über einen Ventilator aus der Luft.

Bei Temperaturen zwischen -6 bis 35 °C heizt sie zuverlässig und ist somit optimal für Standorte in Deutschland ausgelegt.

Durch die höheren Temperaturunterschiede benötigt die Luftwärmepumpe im Winter mehr elektrische Energie. Im Schnitt fällt der höhere Stromverbrauch der Wärmepumpe in den Wintermonaten kaum ins Gewicht, denn extreme Minustemperaturen sind in Deutschland sehr selten.

Funktion einer Luftwärmepumpe im Neubau; Bildquelle: BWP
Funktion einer Luftwärmepumpe im Neubau

Erdwärmepumpen

Die Erdwärmepumpe oder Sole-Wasser-Wärmepumpe funktioniert mit Geothermie. Um zu heizen, entzieht sie dem Erdboden über Erdsonden oder Erdkollektoren Wärme.

Da die Temperaturen in tieferen Erdschichten über das ganze Jahr relativ konstant bleiben, kann die Erdwärmepumpe in jedem Monat effizient Wärme erzeugen. Auch ihr Stromverbrauch schwankt daher wenig.

Für einen optimalen Betrieb sollte die Erdbodentemperatur über 0 °C liegen. Im Winter liegt die Bodentemperatur auch bei -20 °C Lufttemperatur in 2 bis 3 Metern Tiefe bei etwa 10 bis 13 °C.

Funktion einer Erdwärmepumpe mit Erdkollektoren im Neubau; Bildquelle: BWP
Funktion einer Erdwärmepumpe mit Erdkollektoren im Neubau

Grundwasserwärmepumpe

Auch eine Grundwasserwärmepumpe kann ganzjährig sehr effizient bei fast gleichbleibendem Stromverbrauch heizen. Mittels Hydrothermie wandelt die Wasser-Wasser-Wärmepumpe die Energie des Grundwassers in Wärme um.

Da das Grundwasser von Sonneneinstrahlung und Außentemperatur wenig beeinflusst wird, besteht eine konstante Temperatur zwischen 8 und 12 °C.

Über das Jahr gesehen, sind die Schwankungen minimal und liegen im Bereich von rund 1 °C. So heizt die Wärmepumpe auch immer Winter zuverlässig.

Funktion einer Grundwasserwärmepumpe im Neubau; Bildquelle: BWP
Funktion einer Grundwasserwärmepumpe im Neubau

Welchen Wirkungsgrad hat eine Luftwärmepumpe im Winter?

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe bezieht rund 75 Prozent ihrer benötigten Energie aus der Umwelt und 25 Prozent aus elektrischer Energie. Für den Fall, dass die Luftwärmepumpe im Winter zu wenig Energie aus der Außenluft ziehen kann, ist in fast allen Wärmepumpen ein Elektroheizstab für den kurzzeitigen Notbetrieb installiert.

Der Einsatz des Elektroheizstabs führt allerdings nicht zu einem erheblich höheren Stromverbrauch. Der Anteil des Heizstabs am gesamten Heizbedarf eines Gebäudes liegt bei unter 5 Prozent. Dieser Wert ist bereits in der Jahresarbeitszahl (JAZ), also dem Verhältnis von Heizwärme zu Strom, einberechnet.

Mit einer JAZ von etwa 3 und besser hat die Luftwärmepumpe dennoch den geringsten Wirkungsgrad unter den Wärmepumpen. Die Erdwärmepumpe kommt auf eine JAZ von 4, bei der Grundwasserwärmepumpe beträgt er 5.

Reicht der Betrieb einer Wärmepumpe im Winter?

Für den Stromverbrauch und die Effizienz einer Wärmepumpe sind auch folgenden Kriterien ausschlaggebend:

  • gute Wärmedämmung im Haus
  • niedrige Vorlauftemperatur
  • gut gedämmte Warmwasserleitungen
  • Planung, Dimensionierung und Installation durch Experten

In nicht sanierten Altbauten ist die Installation einer Wärmepumpe folglich weniger sinnvoll, was aber nicht bedeutet, dass Wärmepumpen in Altbauten nicht funktionieren. Entscheidend ist die individuelle Situation des Gebäudes.

Zudem schaffen moderne Wärmepumpen inzwischen auch hohe Vorlauftemperaturen bis zu 70 °C und sind somit auch für ältere Häuser mit klassischen Heizkörpern wie Radiatoren oder Plattenheizkörper geeignet.   

Ist es wirklich einmal zu kalt für die Wärmepumpe, unterstützt der elektrische Heizstab. Aber auch andere Heizsysteme können eine Wärmepumpe als Hybridheizung unterstützen.

In unserem Beitrag Die Hybridheizung – effizient, kostengünstig, umweltschonend gehen wir auf dieses Thema genauer ein und erklären, welche Kombinationen es hier gibt und wie sie funktionieren.

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Wie kontrolliert man den Stromverbrauch einer Wärmepumpe bei Minusgraden?

Wie bleibt der Stromverbrauch einer Wärmepumpe im Winter im Rahmen, damit es zuhause warm und gemütlich ist, ohne dass die Kosten explodieren?

  1. spezielle Stromtarife für Wärmepumpen nutzen
  2. den energetischen Gebäudezustand überprüfen
  3. Strom über eine Photovoltaikanlage selbst erzeugen
  4. Wärmepumpe optimal auf den individuellen Heizbedarf einstellen

Spezielle Stromtarife für Wärmepumpen nutzen

Einige Energieversorger bieten spezielle Stromtarife für Wärmepumpen an. Wärmepumpenstrom ist im Vergleich zu den üblichen Haushaltsstromtarifen bis zu 25 Prozent günstiger. Spezielle Tarife setzen einen gesonderten Stromzähler für die Wärmepumpe voraus. Der Stromverbrauch wird getrennt vom Haushaltsstrom gemessen.

Außerdem benötigen die Netzbetreiber Zugriff auf die Steuerung, damit sie auch bei hoher Energienachfrage ein stabiles Stromnetz gewährleisten können. Die Stromversorgung der Wärmepumpe kann also aktiv und gezielt vom Energieversorger unterbrochen werden. Durch den Pufferspeicher gibt die Heizung trotzdem ausreichend Wärme ab – auch im Winter.

Energetischen Zustand des Hauses prüfen

Jedes Gebäude bringt andere energetische Voraussetzungen mit sich. Damit Hausbesitzer gut planen und energiesparend heizen können, sollte besonders bei Altbauten der energetische Zustand des Gebäudes überprüft und Mängel beseitigt werden.

Ob Neubau oder Altbau, auch bei einer Wärmepumpe ist es wichtig, schon vor dem Winter für das optimale Heizsystem zu sorgen.

Wärmepumpe und Photovoltaik

Nicht nur äußere Faktoren wie Gebäude und Stromtarif können die Kosten für den Betrieb einer Wärmepumpe im Winter senken, sondern auch die Wärmepumpe selbst. Kommt der benötigte Strom für den Energieaustausch aus erneuerbaren Energien, arbeitet die Wärmepumpe besonders klimafreundlich.

Hierfür eignen sich Photovoltaikanlagen, die aus Solarenergie elektrische Energie für den Betrieb der Wärmepumpe erzeugen können. Das funktioniert auch im Winter. In Kombination mit einem Stromspeicher steigt der Autarkiegrad auf bis zu 70 Prozent an.


Photovoltaik und Wärmepumpe sind eine ideale Kombination. Lesen Sie jetzt unser Interview mit Susanne Liebsch 18 Jahre Alltag mit der Luftwärmepumpe – ein Erfahrungsbericht und erfahren Sie mehr zu der umweltfreundlichen Stromheizung.


Wärmepumpe optimieren

Eine Wärmepumpe arbeitet dann optimal, wenn der Heizbedarf mit möglichst wenig Strom ausreichend gedeckt ist. Oft sind in alten Gebäuden kleine Heizkörper eingebaut oder sie sind schlecht isoliert. Durch den höheren Wärmebedarf, vor allem im Winter, benötigen sie mehr Energie und haben folglich eine höhere Vorlauftemperatur.

Eine wichtige Voraussetzung für eine erfolgreiche Optimierung der Wärmepumpe sind ausreichend dimensionierte Heizkörper und ein hydraulischer Abgleich der Heizungsanlage. Dann kann die warme Luft ungehindert zirkulieren und verteilt sich gleichmäßig.

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Fazit: Die Wärmepumpe heizt im Winter zuverlässig

Die Wärmepumpe ist im Hinblick auf die Energiewende eine gute Alternative zu Öl- und Gasheizungen. Die inzwischen weit verbreitete Heiztechnologie schont Klima und Geldbeutel und kann in Kombination mit Strom aus erneuerbaren Energien sogar klimaneutral arbeiten.

Ob die Wärmepumpe das passende Heizsystem ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab und lässt sich nicht pauschal sagen. Altbauten beispielsweise sollten erst hinsichtlich energetischer Aspekte geprüft und gegebenenfalls umfassend saniert werden, damit die Wärmepumpe im Winter effektiv heizen kann. Moderne Geräte liefern mittlerweile aber zuverlässig Wärme in Bestandsgebäuden.

Die Angst vor einem hohen Stromverbrauch und damit steigenden Stromkosten in den Wintermonaten oder gar einem kalten Zuhause ist somit unbegründet und sollte kein ausschlaggebendes Kriterium dafür sein.

Zwar sinkt der Wirkungsgrad der Wärmepumpe im Winter, allerdings fällt die geringere Effizienz bei Minustemperaturen auf das ganze Jahr gesehen kaum ins Gewicht und ist bereits im JAZ einberechnet.

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