Wärmepumpe 2026 (2): Aufbau und Funktionsweise – Technik verständlich erklärt

In eurem Kühlschrank ist es kalt. Außen an der Rückwand ist das Gerät jedoch warm. Das ist Physik: Der Kühlschrank entzieht dem Innenraum Wärme und gibt sie an die Raumluft ab. Eine Wärmepumpe macht es umgekehrt und ein paar Nummern größer: Sie entzieht der Umgebung Wärme und gibt sie als Heizwärme ins Haus ab. Was ihr berücksichtigen müsst: Selbst bei minus 10 Grad Celsius (°C) steckt in der Außenluft noch nutzbare Wärme. Eine Wärmepumpe macht diese zugänglich.
In diesem zweiten Teil unserer Reihe „Warum sich der Kauf einer Wärmepumpe 2026 lohnt” erklären wir euch, wie das Ganze technisch funktioniert: Ihr lernt von einer Wärmepumpe Aufbau und Funktionsweise kennen und ihre Bauarten zu unterscheiden. 

Das Grundprinzip einer Wärmepumpe: Wärme verschieben statt erzeugen

Der entscheidende Unterschied zwischen einer Wärmepumpe und einer klassischen Heizung ist der: Eine Gasheizung erzeugt Wärme, indem sie Brennstoff (Heizgas) verbrennt. Eine Wärmepumpe dagegen erzeugt keine Wärme. Sie verschiebt Wärme, die bereits vorhanden ist, von einem Ort mit niedrigerer Temperatur zu einem Ort mit höherer Temperatur.

Konkret funktioniert das so: Ein Kältemittel. also eine Flüssigkeit mit sehr niedrigem Siedepunkt, nimmt im Verdampfer Wärme aus der Umgebung auf und verdampft dabei. Ein Verdichter komprimiert den Dampf, was seinen Druck und seine Temperatur stark erhöht. Im Kondensator gibt das heiße, komprimierte Kältemittel seine Wärme ans Heizsystem ab und verflüssigt sich dabei wieder. Ein Expansionsventil entspannt das flüssige Kältemittel, kühlt es ab – und der Kreislauf beginnt von vorne.

Dafür braucht die Wärmepumpe Strom, vor allem für den Verdichter. Der Clou: Das Gerät verbraucht deutlich weniger Betriebsstrom, als es an Wärme liefert. Mit einer Kilowattstunde (kWh) Strom transportiert die Wärmepumpe je nach Anlage und Bedingungen drei bis sechs kWh Wärme ins Heizsystem. Der Strom treibt dabei den Prozess an . Die Wärme selbst stammt zum überwiegenden Teil aus der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser.

3 Wärmequellen = 3 Wärmepumpentypen

Wärmepumpen unterscheiden sich vor allem danach, woher sie ihre Umgebungswärme beziehen. Das ist auch die wichtigste Entscheidung beim Kauf.

Luft-Wasser-Wärmepumpe: Aufbau und Funktionsweise

Die Luft-Wasser-Wärmepumpe ist die mit Abstand häufigste Bauart in Deutschland. Der Grund: Sie entzieht der Außenluft beziehungsweise Umgebungsluft Wärme und überträgt diese ans Heizsystem. Sie braucht dafür keine Erdbohrung, keinen Flächenkollektor, keine wasserrechtliche Genehmigung. Montage und Installation sind vergleichsweise einfach.

Der Nachteil dieses Wärmepumpentyps liegt in der Physik: Je kälter die Außenluft ist, desto größer ist der Temperaturunterschied, den die Anlage überwinden muss, und desto mehr Strom verbraucht sie. An sehr kalten Wintertagen, unter minus 10 °C bis minus 15 °C, sinkt deshalb der Wirkungsgrad des Gerätetyps spürbar. Wobei moderne Hochleistungsgeräte dafür ausgelegt sind, diesen Abfall so gering wie möglich zu halten.

Die Luft-Wasser-Wärmepumpe besteht aus einer Außeneinheit, die Luft ansaugt, und einer Inneneinheit, die Wärme ans Heizsystem übergibt. Beide sind über eine Kältemittelleitung verbunden, die durch die Hauswand führt.

Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe): Aufbau und Funktionsweise

Die Sole-Wasser-Wärmepumpe beziehungsweise Erdwärmepumpe entzieht dem Erdreich Wärme. Das hat einen großen Vorteil: Die Temperatur im Boden ist das ganze Jahr über konstant, zwischen 8 und 12 °C in mittlerer Tiefe. Kein Wintereinbruch beeinflusst die Effizienz spürbar.

Es gibt zwei technische Wege, die Erdwärme zu erschließen:

Flächenkollektoren (siehe Grafik oben) werden waagerecht verlegt, rund 1,2 bis 1,5 Meter (m) tief, auf einer Fläche, die etwa das Eineinhalbfache der Wohnfläche betragen sollte. Voraussetzung: ausreichend unversiegelter Garten.

Erdsonden dagegen werden senkrecht gebohrt, zehn bis mehr als hundert Meter tief — je nach geologischen Bedingungen und Heizlast. Sie brauchen wenig Fläche, erfordern aber eine wasserrechtliche Genehmigung und sind teurer in der Installation.

Die Sole-Wasser-Wärmepumpe hat keine Außeneinheit, ist deshalb geräuschlos im Betrieb und erzielt unter allen Bedingungen die höchsten Wirkungsgrade. Sie ist die teuerste, aber auch die effizienteste Bauart.

Wasser-Wasser-Wärmepumpe: Aufbau und Funktionsweise

Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe entzieht dem Grundwasser Wärme. Grundwasser hat ganzjährig eine konstante Temperatur von rund 8 bis 12 °C. Das ist ideal für eine hohe Effizienz. Aber es sind zwei Brunnen notwendig: ein Entnahme- und ein Schluckbrunnen. Die Genehmigungspflicht für diese Wärmepumpentyp ist hoch, die technischen Voraussetzungen (ausreichende Grundwassermenge, geeignete Wasserqualität) müssen vorab geprüft werden.
Dort, wo ihr Einsatz möglich ist, liefert die Wasser-Wasser-Wärmepumpe sehr hohe Jahresarbeitszahlen (JAZ) und ist besonders wirtschaftlich.

Die Komponenten einer Wärmepumpenheizungsanlage

Eine Wärmepumpenheizung ist mehr als das eigentliche Gerät selbst. Zur vollständigen Anlage gehören mehrere Komponenten:

• Verdichter: Das Herzstück der Wärmepumpe. Er komprimiert das Kältemittel und hebt damit seine Temperatur. Moderne Wärmepumpen nutzen dafür Inverter-Technologie: Der Verdichter läuft nicht mit fester Drehzahl an und aus, sondern regelt seine Leistung stufenlos nach dem tatsächlichen Bedarf. Das spart Strom und schont die Mechanik.
• Wärmetauscher (Verdampfer und Kondensator): Zwei Wärmetauscher, auch Wärmeübertrager genannt, übertragen die Energie: der Verdampfer von der Umgebung ins Kältemittel, der Kondensator vom Kältemittel ins Heizsystem.
• Expansionsventil: Entspannt das Kältemittel nach der Wärmeabgabe, kühlt es ab und bereitet es auf den nächsten Verdampfungsschritt vor.
• Pufferspeicher: Nimmt Wärme auf und entkoppelt Wärmegewinnung und Wärmeverbrauch zeitlich. Bei modernen Wärmepumpen mit Inverter-Technologie ist er nicht generell erforderlich: Diese Geräte modulieren ihre Leistung stufenlos und vermeiden damit das ineffiziente Kurzzeittakten von selbst. Ob ein Pufferspeicher sinnvoll ist, hängt vom Heizsystem, der Hydraulik und der konkreten Heizungsanlage ab. Euer Fachbetrieb klärt das im Rahmen der Planung.
• Regelung: Die Steuereinheit misst Außentemperatur, Raumtemperatur und gegebenenfalls Speichertemperatur und passt die Wärmepumpenleistung kontinuierlich an. Moderne Anlagen sind per App fernsteuerbar und erkennen automatisch überschüssigen Strom aus einer PV-Anlage (mehr dazu lest ihr in Teil 5 dieser Reihe).

Das Kältemittel: Warum R290 zum Standard wird

Das Kältemittel ist die Substanz, die im Wärmepumpenkreislauf zirkuliert, Wärme aufnimmt und abgibt. Lange Zeit dominierten synthetische Kältemittel wie R410A oder R32 – zwar hochwirksam, aber mit erheblichem Treibhauspotenzial.

Der Standard ändert sich: Natürliche Kältemittel wie R290 (Propan) setzen sich zunehmend durch. Der Grund liegt im sogenannten GWP-Wert (Global Warming Potential): Dieser gibt an, wie stark ein Stoff den Treibhauseffekt über einen Zeitraum von 100 Jahren beeinflusst, verglichen mit CO₂ als Referenzwert 1. Nach den aktuellen Berechnungen des Weltklimarats (IPCC, Sachstandsbericht AR6) kommt R290 auf einen GWP-Wert von 0,02. Das Kältemittel R410A kommt auf einen Wert von 2.088.
Das heißt: R410A ist mehr als 100.000 Mal so klimaschädlich wie R290.

Neben dem Klimaschutzaspekt hat R290 einen weiteren Vorteil: Es ist seit Jahrzehnten in der Kältetechnik erprobt, kostengünstig verfügbar und regional produzierbar, verursacht demnach keine Abhängigkeit von synthetischen Spezialstoffen.

Wichtig zu wissen: Wer eine Wärmepumpe mit natürlichem Kältemittel kauft, profitiert außerdem von einem zusätzlichen KfW-Förderbonus: dem Effizienzbonus von 5 Prozentpunkten, den wir bereits in Teil 1 dieser Reihe vorgestellt haben. Mehr dazu folgt in Teil 7.

Akustik: Was Schallleistung und Schalldruck bedeuten

Viele fragen sich, ob eine Wärmepumpe störend laut ist. Die Antwort hängt davon ab, welchen Wert ihr betrachtet – Hersteller geben zwei unterschiedliche Schallwerte an:

1. Der Schallleistungspegel (LWA) beschreibt, wie viel Schallenergie das Gerät insgesamt abstrahlt. Das ist eine feste Geräteeigenschaft, unabhängig vom Aufstellort. Er ist nach der europäischen Norm EN 12102 gemessen und auf dem ErP-Label verpflichtend angegeben. Damit ist er der einzige Wert, der sich zwischen verschiedenen Herstellern direkt vergleichen lässt.
2. Der Schalldruckpegel (LpA) beschreibt die tatsächliche Lautstärke an einem bestimmten Ort, in einem bestimmten Abstand zur Anlage. Dieser Wert sinkt mit wachsendem Abstand: Bei einer Verdopplung der Entfernung um rund 6 Dezibel (dB).

Das heißt: Wer zwei Angebote vergleicht, muss immer fragen, welcher Wert angegeben ist und bei welchem Abstand. Ein Schalldruck von 40 dB(A) in einem Meter Abstand ist etwas ganz anderes als 40 dB(A) in fünf Metern Abstand. Mehr dazu lest ihr hier: Schalldruck und Schallleistungspegel bei Wärmepumpen: Das müsst ihr wissen!

Moderne Anlagen sind im Normalbetrieb sehr leise. In Teil 6 dieser Reihe behandeln wir die Aufstellungsfrage ausführlich – mit konkreten Tipps zu Abstand, Ausrichtung und den rechtlichen Grenzwerten der TA Lärm.

Wärmepumpe: Aufbau und Funktionsweise – was die Unterschiede für euer Haus bedeuten

Alle drei Wärmepumpenbauarten liefern euch zuverlässig Wärme. Welche für euch passt, entscheidet nicht die Technologie allein, sondern euer Grundstück, euer Gebäude und eure Rahmenbedingungen:

• Kein Grundwasser und wenig Gartenfläche? Dann ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe die praktischste Lösung.
• Ausreichend Gartenfläche und gute Bodenverhältnisse? Die Erdwärmepumpe mit Flächenkollektor lohnt sich.
• Grundwasser in ausreichender Menge und Qualität verfügbar? Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe liefert die höchsten Wirkungsgrade.

Die richtige Dimensionierung, der passende Pufferspeicher und ein hydraulischer Abgleich im Bestand sind dabei entscheidend – und wichtiger als die Frage, welches Gerät auf dem Papier den höchsten Wirkungsgrad hat. Was diese Kennzahlen bedeuten und wie ihr sie richtig lest, erklären wir in Teil 3 dieser Reihe: JAZ, COP und SCOP verständlich erklärt: Ebenso Frage, ob eine Wärmepumpe wirklich im Altbau funktioniert.

Die Artikelreihe „Warum sich der Kauf einer Wärmepumpe 2026 lohnt” auf einen Klick

• Teil 1: Wo steht die Wärmepumpe heute? Markt, Zahlen, zwei Wirklichkeiten
• Teil 2: Wie funktioniert eine Wärmepumpe? Technik verständlich erklärt
• Teil 3: Was bringt eine Wärmepumpe wirklich? JAZ, COP, SCOP und die Altbau-Frage
• Teil 4: Was kostet eine Wärmepumpe wirklich? Investition, Betrieb, Wirtschaftlichkeit
• Teil 5: Wärmepumpe als Teamplayer! Mit PV, Solarthermie und Speicher smart kombiniert
• Teil 6: Welche Wärmepumpe passt zu meinem Haus? Typen, Aufstellung, Planung
• Teil 7: Wärmepumpen-Förderung 2026, Entscheidungshilfe, nächste Schritte

Foto (Titel): Paradigma, Grafiken: BWP