Wie effizient sind Wärmepumpen im Winter?

Wärmepumpen nutzen natürliche Wärme aus Luft, Grundwasser oder Erdreich, um damit Wärme für Heizkreisläufe und Warmwasser zu produzieren. Was aber passiert, wenn in der kalten Jahreszeit die Temperaturen fallen?

„Kälte ist ja ein relativer Begriff“, sagt Ronald Gerber, Wärmeexperte von EWE: „Selbst bei minus 40 Grad sind noch Wärmeanteile in der Umgebung – andernfalls könnte das Thermometer ja nicht noch weiter sinken.“ Selbst bei niedrigen Temperaturen genügt diese Restwärme, damit Wärmepumpen regulär funktionieren: Mit der Umgebungswärme bringen sie ein Kältemittel zum Verdampfen und verdichten diesen Dampf so weit, dass er warm genug ist, um das Heizungswasser zu erhitzen, das zum Heizen und zur Warmwasserzubereitung genutzt werden kann.

Unterschiede gibt es bei den verschiedenen Wärmepumpen-Typen. Wasser-Wasser-Wärmepumpen und Erdwärmepumpen, auch Sole-Wasser-Wärmepumpen genannt, produzieren das ganze Jahr über konstante Wärme, weil im Grundwasser und im Erdboden in der Tiefe ganzjährig stabile Temperaturen herrschen. Sie sind darauf ausgelegt, bei bis zu minus 20 Grad Celsius Außentemperatur die Heizflächen so zu erhitzen, dass sie – abhängig davon, ob Heizkörper oder eine Fußbodenheizung verbaut sind – mit 35 bis 50 Grad Celsius Vorlauftemperatur in den Heizkreislauf des Gebäudes eintritt.

Die weit verbreiteten Luft-Wasser-Wärmepumpen können ebenfalls bei Temperaturen von bis zu minus 20 Grad Celsius effizient arbeiten. Da sich die Umgebungsluft im Winter abkühlt, brauchen sie in dieser Zeit etwas mehr elektrische Energie als Erdwärmepumpen, um die benötigte Vorlauftemperatur zu erzeugen – dadurch erhöht sich ihr Stromverbrauch in dieser Zeit deutlich.

Wie hoch der Stromverbrauch einer Wärmepumpe ist, hängt von der Planung, des Wärmebedarfs des Hauses und den individuellen Gegebenheiten des Nutzers ab. Als Indikator für die Effizienz einer Wärmepumpe dient die JAZ, die Jahresarbeitszahl. Die meisten Luft-Wasser-Wärmepumpen haben eine JAZ zwischen 3,0 und 4,0. Das bedeutet, dass sie aus einer Kilowattstunde Strom drei Kilowattstunden Wärme erzeugen. Grob gerechnet benötigen sie darum etwa im Vergleich zu einer Gasheizung nur ein Drittel der eingesetzten Energiemenge. Obwohl eine Kilowattstunde Strom derzeit mehr als eine Kilowattstunde Gas kostet, sind Wärmepumpen im Betrieb damit klar günstiger als Gasheizungen.

Wichtig: Wie der Name andeutet, wird die JAZ aus dem Stromverbrauch des ganzen Jahres errechnet – die Wintermonate sind darin bereits enthalten. Für den Fall, dass es mal so kalt ist, dass die Leistung der Wärmepumpe den Heizwärmebedarf nicht mehr deckt, um eine ausreichende Vorlauftemperatur zu erzeugen, springt automatisch ein Heizstab an. Das ist in der Regel erst bei Temperaturen ab minus neun Grad Celsius der Fall, also meist nur wenige Stunden im Jahr. „Es handelt sich dann nicht etwa um einen Notfall, sondern um eine Situation, auf die die Wärmepumpe vom Werk aus ausgerichtet ist, die aber in unseren Breiten sehr selten eintritt“, sagt Wärmeexperte Gerber: „Selbst in kalten Wintern ist der Heizstab an wenigen sehr kalten Tagen für wenige Stunden in Betrieb. Wenn es hochkommt, steigert das die Jahresstromrechnung um 30 Euro.“

Die Gefahr, dass Wärmepumpen einfrieren, ist auch bei Minusgraden äußerst gering. „Zum einen sind fachgerecht installierte Rohre gut isoliert“, sagt Gerber, „zum anderen wird ja in der Heizperiode konstant Wärme erzeugt.“ Dennoch kann es vorkommen, dass die Wärmepumpe vereist. „Das passiert aber nicht allein aufgrund niedriger Temperaturen, sondern dann, wenn niedrige Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit zusammenkommen“, erklärt Gerber. Die Folge: Die Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe kann sinken, wenn bei der Planung nicht aufgepasst wird.

Moderne Wärmepumpen haben darum eine Erkennung installiert, die anspringt, wenn sich Eis an der Außeneinheit bildet: Sobald Temperaturfühler erfassen, dass die Leistung abnimmt und nicht ausreichend Wärme produziert wird, startet ein Abtauvorgang. Dieser Vorgang könne auf Laien wirken, als gäbe es einen Defekt, sagt Gerber: „Es gibt für wenige Minuten eine Dampfwolke. Sie entsteht, da mit dem Heizungswasser die Außeneinheit abgetaut wird. Aber das ist alles ganz harmlos – und nach ein paar Minuten läuft die Anlage reibungslos weiter.“

Wie effizient eine Wärmepumpe bei Kälte arbeitet, kann auch durch den Aufstellort beeinflusst werden. Grundsätzlich gilt: Umso näher die Wärmepumpe am Haus steht, desto weniger Wärme geht auf dem Transport verloren. „Allerdings ist dieser Effekt bei gut isolierten Rohren überschaubar“, meint Gerber. In Regionen, in denen häufig Schnee fällt, sollte beim Aufstellen von Luft-Wasser-Wärmepumpen aber ein weiterer Aspekt berücksichtigt werden, sagt der EWE-Experte: „Wenn die Unterkante der Pumpe direkt auf Boden- oder Rasenniveau steht, bläst der Luftstrom gegen den Schnee. Damit die Luft vernünftig abgeführt werden kann, sollte die Anlage darum auf einer Konsole stehen, die mindestens 20 bis 30 Zentimeter Abstand zum Boden hat.“

Hinzu kommt, dass Wärmepumpen Kondenswasser produzieren. „Das ist völlig unschädlich, es handelt sich ja um reines Tauwasser“, sag Gerber: „Aber man braucht unbedingt einen Ablauf, sonst entsteht um die Pumpe herum eine Pfütze, die sich im Winter in Glatteis verwandeln kann.“ Fachgerecht aufgestellte Wärmepumpen stehen darum nicht auf Stein- oder Asphaltböden, sondern in einem 60 bis 80 Zentimeter tief aufgeschütteten Kiesbett – oder verfügen über einen Ablauf, der in die Erde führt. „Leider sieht man immer wieder nachlässig installierte Wärmepumpen, bei denen das nicht der Fall ist.“