Wie funktioniert eine Wärmepumpe? Aufbau, Arten und Kältemittel

Auf den Punkt:

Eine Wärmepumpe holt Wärme aus Luft, Erdreich oder Grundwasser und hebt sie mit Strom auf Heiztemperatur. Dieser Ratgeber erklärt den Kreislauf Schritt für Schritt, die Arten von Luft-Wasser bis Wasser-Wasser, den Unterschied zwischen Monoblock und Split, die Kältemittel und was auf dem Typenschild steht.

Von Stefan Kratzert

*Stand: 13. November 2026.*

Das Prinzip: ein Kühlschrank, der andersherum arbeitet

Ein Kühlschrank entzieht seinem Innenraum Wärme und gibt sie an der Rückseite an die Küche ab. Eine Wärmepumpe macht dasselbe mit anderer Absicht: Sie entzieht der Umwelt Wärme und gibt sie an das Heizungswasser ab. Die Technik ist dieselbe, ein geschlossener Kreislauf mit einem Kältemittel.

Auch kalte Außenluft enthält Wärme. Die Wärmepumpe verbrennt nichts. Sie braucht Strom nur, um die Umweltwärme auf eine Temperatur zu heben, mit der sich heizen lässt. Aus einer Kilowattstunde Strom werden so mehrere Kilowattstunden Wärme.

Aufbau: die vier Bauteile des Kältekreises

Jede Wärmepumpe hat einen Kältekreis mit vier Bauteilen. Das Kältemittel durchläuft sie nacheinander, immer wieder:

  1. Verdampfer: Das flüssige Kältemittel ist kälter als die Wärmequelle. Es nimmt deren Wärme auf und verdampft dabei, schon bei sehr niedrigen Temperaturen.
  2. Verdichter (Kompressor): Er presst den Dampf zusammen. Durch den höheren Druck steigt die Temperatur stark an. Hier wird der Strom verbraucht.
  3. Verflüssiger (Kondensator): Der heiße Dampf gibt seine Wärme an das Heizungswasser ab und wird wieder flüssig.
  4. Expansionsventil: Es senkt den Druck. Das Kältemittel kühlt ab und fließt zurück zum Verdampfer.

Als Schema gezeichnet ist der Kältekreis ein Ring mit diesen vier Stationen. Auf der einen Seite hängt die Wärmequelle, auf der anderen das Heizsystem mit Heizflächen und Warmwasserspeicher.

Warum die Vorlauftemperatur über den Verbrauch entscheidet

Der Verdichter muss umso mehr leisten, je größer der Abstand zwischen der Temperatur der Wärmequelle und der Vorlauftemperatur der Heizung ist. Eine Fußbodenheizung mit niedriger Vorlauftemperatur ist deshalb günstiger zu versorgen als kleine Heizkörper, die heißes Wasser brauchen. Wie Sie die Anlage darauf einstellen, steht im Ratgeber Betrieb und Wartung.

Arten von Wärmepumpen: woher die Wärme kommt

Die Typen unterscheiden sich in der Wärmequelle und im Medium, an das sie die Wärme abgeben. Der Name nennt beides: zuerst die Quelle, dann das Heizmedium.

Luft-Wasser-Wärmepumpe

Die Luftwärmepumpe saugt Außenluft mit einem Ventilator an und heizt das Heizungswasser. Sie braucht keine Bohrung und keine Genehmigung für die Wärmequelle und ist deshalb die häufigste Bauart im Einfamilienhaus. Ihr Nachteil: Die Luft ist dann am kältesten, wenn am meisten geheizt wird.

Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe)

Sie nutzt das Erdreich als Quelle. In Erdsonden oder Flächenkollektoren zirkuliert Sole, ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, und bringt die Erdwärme zum Gerät. Das Erdreich ist im Winter wärmer als die Luft, die Anlage arbeitet deshalb effizienter. Dafür kommen Bohrung oder Erdarbeiten und eine Genehmigung hinzu. Einzelheiten stehen im Ratgeber Erdwärmepumpe.

Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Sie entzieht dem Grundwasser Wärme. Ein Förderbrunnen holt das Wasser herauf, ein Schluckbrunnen gibt es zurück. Grundwasser hat das ganze Jahr eine fast gleiche Temperatur und ist damit die ergiebigste Quelle. Voraussetzung sind genug Grundwasser in geeigneter Qualität und eine wasserrechtliche Erlaubnis.

Luft-Luft-Wärmepumpe

Sie gibt die Wärme nicht an Heizungswasser ab, sondern direkt an die Raumluft. Technisch ist sie ein Klimagerät, das heizt. Sie braucht keine Heizkörper, bereitet aber kein Warmwasser. Mehr dazu im Ratgeber Luft-Luft-Wärmepumpe.

Erdwärme oder Luft: der Unterschied in Kürze

  • Effizienz: Erdwärme und Grundwasser liefern im Winter höhere Quelltemperaturen und damit bessere Jahresarbeitszahlen.
  • Investition: Die Luftwärmepumpe ist in der Anschaffung günstiger, weil die Erschließung der Quelle entfällt.
  • Aufwand: Erdwärme und Grundwasser brauchen eine Genehmigung und einen geeigneten Untergrund.
  • Geräusch: Erdwärme- und Grundwasseranlagen haben kein Außengerät mit Ventilator.

Monoblock oder Split?

Bei Luft-Wasser-Wärmepumpen gibt es zwei Bauformen.

Monoblock: Der gesamte Kältekreis sitzt in einem Gerät, meist im Außengerät. Ins Haus führen nur Wasserleitungen. Der Kältekreis ist ab Werk geschlossen und geprüft. Die Wasserleitungen im Freien müssen gedämmt und gegen Frost geschützt sein.

Splitgerät: Der Kältekreis ist auf ein Außengerät und ein Innengerät verteilt. Dazwischen laufen Kältemittelleitungen, die vor Ort verbunden und befüllt werden. Das darf nur ein dafür zertifizierter Betrieb. Dafür gibt es draußen kein Wasser, das einfrieren kann, und die Leitungen brauchen einen kleineren Wanddurchbruch.

Welche Bauform passt, hängt vom Aufstellort, vom Abstand zwischen Außengerät und Technikraum und vom Kältemittel ab. Geräte mit Propan sind überwiegend Monoblöcke, weil das Kältemittel dann im Freien bleibt.

Kältemittel: R290, R32 und was sich ändert

Das Kältemittel ist der Stoff, der im Kältekreis verdampft und wieder flüssig wird. Verbreitet sind zwei Gruppen:

  • Fluorierte Kältemittel wie R32 oder R410A. Sie sind nicht brennbar oder nur schwer entflammbar, wirken aber als Treibhausgas, wenn sie entweichen.
  • Natürliche Kältemittel wie Propan (R290). Propan hat ein sehr niedriges Treibhauspotenzial und erlaubt hohe Vorlauftemperaturen. Es ist brennbar, deshalb gelten Regeln für den Aufstellort und Abstände zu Öffnungen im Gebäude.

Die EU-Verordnung über fluorierte Treibhausgase schränkt die fluorierten Kältemittel schrittweise ein. Ab 2027 dürfen kleine Monoblock-Wärmepumpen und Luft-Wasser-Splitgeräte bis 12 kW nur noch mit Kältemitteln mit einem Treibhauspotenzial unter 150 neu in Verkehr gebracht werden. Für Monoblöcke bis 12 kW endet der Einsatz fluorierter Gase 2032, für Splitgeräte 2035. Bestehende Anlagen dürfen weiter betrieben werden.

Auch die Förderung setzt darauf: Nach der Förderrichtlinie werden ab dem 1. Januar 2028 nur noch Wärmepumpen mit natürlichem Kältemittel gefördert. Den Stand der Zuschüsse zeigt der Ratgeber Förderung der Wärmepumpe.

Was das Typenschild verrät

Das Typenschild sitzt am Gerät, bei Luftwärmepumpen am Außengerät. Darauf stehen:

  • Hersteller, Typ und Seriennummer,
  • das Kältemittel und die Füllmenge in Kilogramm,
  • bei fluorierten Kältemitteln das Treibhauspotenzial und die Menge in CO2-Äquivalent,
  • elektrische Anschlusswerte und der zulässige Betriebsdruck.

Die Füllmenge entscheidet, ob regelmäßige Dichtheitsprüfungen vorgeschrieben sind. Die Heizleistung und die Effizienzwerte stehen ausführlicher im Datenblatt und auf dem Energielabel. Fotografieren Sie das Typenschild nach der Inbetriebnahme. Sie brauchen die Angaben für Wartung, Förderantrag und Störungsmeldung.

Wie die Wärmepumpe im Winter funktioniert

Die Wärmepumpe heizt auch bei Frost, denn das Kältemittel verdampft noch weit unter null Grad. Drei Dinge ändern sich im Winter:

  • Die Effizienz sinkt. Je kälter die Quelle, desto mehr Strom braucht der Verdichter für dieselbe Wärme. Das betrifft vor allem Luftwärmepumpen.
  • Das Außengerät taut ab. Am Verdampfer bildet sich Reif. Das Gerät taut ihn regelmäßig ab, dabei entstehen Dampf und Kondenswasser. Das ist normal.
  • Der Heizstab kann zuschalten. Unterhalb des Bivalenzpunkts unterstützt ein elektrischer Heizstab. Bei passender Auslegung bleibt sein Anteil am Jahresverbrauch klein.

Erdwärme- und Grundwasseranlagen sind davon kaum betroffen, weil ihre Quelle im Winter nicht so stark abkühlt. Wie viel Strom eine Anlage über das Jahr braucht, rechnet der Ratgeber Stromverbrauch und Jahresarbeitszahl vor.

Was die Funktionsweise für die Planung bedeutet

Aus dem Prinzip folgt, worauf es bei der Planung ankommt: eine möglichst warme Quelle, eine möglichst niedrige Vorlauftemperatur und eine Größe, die zur Heizlast des Gebäudes passt. Die Heizlast wird Raum für Raum aus Flächen, Bauteilen und Fenstern berechnet. Dafür braucht der Planer aktuelle Grundrisse. Fehlen sie, lassen sich Bestandspläne aus alten Unterlagen neu zeichnen. Heizlastberechnung und Anlagenplanung bieten wir nicht an, das übernimmt der Fachbetrieb oder ein Energieberater.

Häufige Fragen

Wie funktioniert eine Wärmepumpe einfach erklärt?

Sie entzieht Luft, Erdreich oder Grundwasser Wärme, verdichtet ein Kältemittel und hebt die Wärme so auf Heiztemperatur. Strom braucht sie nur für den Verdichter.

Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe?

In Erdsonden oder Kollektoren zirkuliert Sole und nimmt die Wärme des Erdreichs auf. Im Gerät gibt sie die Wärme an den Kältekreis ab, der sie auf Heiztemperatur bringt.

Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?

Luft-Wasser, Sole-Wasser (Erdwärme), Wasser-Wasser (Grundwasser) und Luft-Luft. Sie unterscheiden sich in der Wärmequelle und darin, ob sie Heizungswasser oder Raumluft erwärmen.

Was ist besser, Monoblock oder Split?

Das hängt vom Aufstellort ab. Der Monoblock hat einen ab Werk geschlossenen Kältekreis, das Splitgerät hat draußen kein Wasser, das einfrieren kann. Geräte mit Propan sind meist Monoblöcke.

Was ist R290?

R290 ist Propan, ein natürliches Kältemittel mit sehr niedrigem Treibhauspotenzial. Es ist brennbar, deshalb gelten Regeln für den Aufstellort.

Funktioniert eine Wärmepumpe auch im Winter?

Ja. Das Kältemittel verdampft auch bei Frost. Die Effizienz einer Luftwärmepumpe sinkt bei Kälte, an sehr kalten Tagen kann ein Heizstab unterstützen.

Was steht auf dem Typenschild einer Wärmepumpe?

Hersteller, Typ, Seriennummer, Kältemittel mit Füllmenge und die elektrischen Anschlusswerte.

Was ist der Unterschied zwischen Luftwärmepumpe und Erdwärmepumpe?

Die Luftwärmepumpe ist günstiger in der Anschaffung und braucht keine Bohrung. Die Erdwärmepumpe arbeitet im Winter effizienter, kostet mehr und braucht eine Genehmigung.

Quellen: Verordnung (EU) 2024/573 über fluorierte Treibhausgase; Richtlinie für die Bundesförderung für effiziente Gebäude, Einzelmaßnahmen (Fassung vom 17.07.2026); Bundesverband Wärmepumpe; Verbraucherzentrale, „Wärmepumpe: Alles, was Sie wissen müssen“ (Stand 14.04.2026).

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