Hände in Arbeitshandschuhen reinigen mit einem Pinsel die Lamellen hinter der geöffneten Klappe eines Außengeräts

Heizungstechnik für Ihr Haus

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Wie eine Wärmepumpe in Häusern in Stuttgart aus Außenluft Heizwärme macht, erklären wir in vier Stationen. Aus 1 Kilowattstunde Strom wurden im Feldtest im Mittel 3,4 Kilowattstunden Wärme.

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Eine Wärmepumpe nimmt Wärme aus der Außenluft, aus dem Erdreich oder aus dem Grundwasser auf, hebt sie mit Strom auf Heiztemperatur und gibt sie an das Heizwasser ab. Im Feldtest des Fraunhofer ISE wurden bei Außenluft-Geräten aus 1 Kilowattstunde Strom im Mittel 3,4 Kilowattstunden Wärme. Gemessen wurde das an 49 Anlagen in bestehenden Häusern, Auswertung 2024, in einem milden Winter.

Ihr Kühlschrank arbeitet genauso, nur mit einem anderen Zweck. Er entzieht dem Innenraum Wärme und gibt sie an der Rückwand an die Küche ab, deshalb ist es dort warm. Die Wärmepumpe entzieht die Wärme der Luft draußen und gibt sie im Haus ab.

Dafür läuft in einem geschlossenen Rohrkreis ein Kältemittel durch vier Bauteile. Beim Wechsel von flüssig zu gasförmig und zurück nimmt es besonders viel Wärme auf oder gibt sie ab.

Bauteil	Was dort passiert	Danach ist das Kältemittel	Das kennen Sie von
Verdampfer	Das sehr kalte, flüssige Kältemittel nimmt Wärme aus der Außenluft auf und verdampft.	gasförmig, noch kalt	nasser Haut im Wind, die beim Trocknen kühl wird
Verdichter	Ein Elektromotor presst das Gas zusammen, dadurch steigen Druck und Temperatur.	gasförmig, heiß	der Luftpumpe, die beim Aufpumpen warm wird
Verflüssiger	Das heiße Gas gibt seine Wärme an das Heizwasser ab und wird wieder flüssig.	flüssig, warm	dem Badspiegel, an dem Dampf zu Tropfen wird
Expansionsventil	Das Kältemittel strömt durch eine Engstelle, Druck und Temperatur fallen stark.	überwiegend flüssig, sehr kalt	der Spraydose, die beim Sprühen kalt wird

Danach kommt das Kältemittel wieder am Verdampfer an, und dieser Kreis läuft weiter, solange das Haus Wärme braucht. In welchem Gehäuse die Bauteile sitzen, unterscheidet Monoblock und Split, am Ablauf ändert das nichts.

Warum steckt in kalter Luft noch Wärme?

Auch Luft mit −7 °C enthält Wärme, nur weniger als Luft mit 7 °C. Wärme fließt von selbst immer vom Wärmeren zum Kälteren, und hinter dem Expansionsventil ist das Kältemittel kälter als die Außenluft. Deshalb geht die Wärme auch im Winter in das Kältemittel über, das so gewählt ist, dass es schon bei sehr niedriger Temperatur verdampft.

Schema des Kältekreises: Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil im Kreislauf

Ein Ventilator bläst dafür viel Außenluft durch den Verdampfer, und diese Luft kommt etwas kälter wieder heraus. Wer neben einem laufenden Außengerät steht, spürt deshalb einen kühlen Luftstrom. Von der Heizwärme im Haus stammt der größere Teil aus dieser Luft.

Wofür braucht die Wärmepumpe dann noch Strom?

Der Strom treibt vor allem den Verdichter an, daneben Ventilator, Pumpen und Regelung. Das Verhältnis von Wärme zu Strom über ein ganzes Jahr heißt Jahresarbeitszahl. Mit dem Wert 3,4 aus dem Feldtest gerechnet, ergeben 15.000 Kilowattstunden Wärme im Jahr 4.412 Kilowattstunden Strom, und für andere Wärmemengen steht die Rechnung beim Stromverbrauch.

Die Spanne der Außenluft-Anlagen im Feldtest reichte von 2,6 bis 4,9. Ein Zusammenhang mit dem Baualter fand sich dabei nicht, wohl aber mit der Temperatur im Heizkreis. Wie die Zahl zustande kommt und was die Stadt Stuttgart davon verlangt, erklären wir bei der Jahresarbeitszahl.

Viele Anlagen haben zusätzlich einen Heizstab, der Strom ohne den Umweg über den Kältekreis direkt in Wärme umsetzt. Bei 84 % der Anlagen im Feldtest war er als Reserve eingebaut, und bei Außenluft entfielen im Mittel rund 1,3 % der elektrischen Arbeit auf ihn. Temperaturen unter −5 °C waren in diesem Jahr allerdings selten, in einem kalten Winter dürfte der Anteil höher liegen.

Außengerät an einer Putzwand im Winter, Raureif auf dem Rasen, etwas Schnee auf dem Gerät, aufsteigender Dampf

Warum soll das Heizwasser möglichst kühl bleiben?

Je geringer der Abstand zwischen Außenluft und Heizwasser ist, desto weniger muss der Verdichter leisten und desto weniger Strom braucht er. Die Temperatur, mit der das Heizwasser zu den Heizkörpern läuft, heißt Vorlauftemperatur. Der COP sagt, wie viel Wärme je Kilowattstunde Strom in genau einem Betriebszustand entsteht, und das Datenblatt eines 9-kW-Geräts nennt diese Werte (Beispiel ohne Empfehlung):

Außenluft	COP bei 35 °C Vorlauf	COP bei 55 °C Vorlauf
7 °C	4,48	2,78
−7 °C	2,63	1,80

Zwischen 4,48 und 1,80 liegt bei diesem einen Gerät mehr als das Doppelte an Wärme aus derselben Strommenge. Die Verbraucherzentrale nennt 2 bis 4 % weniger Strom je Grad weniger Vorlauf und höchstens 55 °C als Ziel. Wie Sie die Temperatur senken, steht bei Vorlauftemperatur und Heizkörpern.

Bei einer schwachen Jahresarbeitszahl bleibt im Betrieb wenig übrig. Beispiel. Angenommen, Ihr Haus braucht 18.000 Kilowattstunden Wärme im Jahr. Gas kostet dafür 2.770 €, bei 90 % Kesselnutzung und 13,83 ct je Kilowattstunde. Eine Wärmepumpe mit Jahresarbeitszahl 2,6 braucht rund 6.900 Kilowattstunden Strom, das sind zu 38,9 ct je Kilowattstunde 2.690 €, also nur rund 80 € weniger (Preise BDEW, 01.10.2026, ohne Wartung). Den Vergleich mit besseren Werten rechnen wir beim Heizkostenvergleich durch.

Läuft das auch im Stuttgarter Winter?

Ja, denn die Heizlast eines Hauses wird für die kälteste Auslegungstemperatur gerechnet, und die liegt in Stuttgart je nach Postleitzahl bei −9,3 bis −11,8 °C (Norm-Außentemperatur laut BWP-Klimakarte). So kalt ist es selten. Nach unserer Auswertung der DWD-Daten lag das Tagesmittel von 2011 bis 2025 am Schnarrenberg an 2,5 Tagen und in Echterdingen an 3,1 Tagen im Jahr unter −5 °C.

Bei Kälte friert die Feuchte aus der Luft am Verdampfer an. Das Gerät taut ihn deshalb in Abständen ab, und dabei entsteht Wasser, das frostfrei abfließen muss. Ein Herstellerdokument verlangt für den Luftaustritt mindestens 3 m Abstand zu Gehwegen, gepflasterten Flächen und Fallrohren, weil sich dort sonst Eis bildet. Am Hang führt die Ableitung oft nicht direkt in einen Gully, was wir bei der Wahl des Aufstellorts mitplanen.

Welches Kältemittel läuft im Kreis?

In Datenblättern finden Sie etwa R290, das ist Propan, oder R32. Der GWP-Wert gibt die Treibhauswirkung im Vergleich zu CO₂ an und liegt bei R290 bei 3, bei R32 bei 675. Neue Monoblock-Geräte bis 50 kW und neue Split-Geräte bis 12 kW dürfen ab 2027 kein Kältemittel mit einem GWP über 150 enthalten, Bestandsgeräte bleiben davon unberührt.

In der KfW-Förderung zählen ab dem 01.01.2028 nur noch natürliche Kältemittel (BEG-Richtlinie, Anlage 3.4.4). Die Bauteile des Kreises bleiben dabei dieselben, aber das Kältemittel wirkt sich auf den Aufstellort aus. Propan ist brennbar, und deshalb gilt rund um das Gerät ein Schutzbereich, der nicht auf das Nachbargrundstück reichen darf.

Ist das bei Erdwärme und Grundwasser anders?

Nein, der Kältekreis bleibt derselbe, nur kommt die Wärme anders zum Verdampfer. Bei Erdwärme läuft Sole, also Wasser mit Frostschutz, durch Rohre im Boden und bringt die Wärme ins Gerät. Beim Grundwasser übernimmt das Wasser aus einem Brunnen diese Aufgabe.

Der Boden bleibt im Winter wärmer als die Luft. Die 13 Erdsonden-Anlagen im selben Feldtest kamen deshalb im Mittel auf 4,3, in einer Spanne von 3,6 bis 5,4, und lagen damit über den 3,4 der Außenluft-Geräte. Die Bohrung kostet allerdings viel Geld, und in Stuttgart ist sie vorher mit dem Amt für Umweltschutz zu klären, auch wegen des Heilquellenschutzes.

Bei der Luft-Luft-Wärmepumpe gibt der Verflüssiger die Wärme direkt an die Raumluft ab, Heizwasser gibt es dort keins. Alle Arten nebeneinander stehen im Vergleich der Bauarten. Läuft der Kreis in der anderen Richtung, nimmt das Gerät Wärme im Haus auf, was wir bei der Kühlung mit der Wärmepumpe erklären.

Gründerzeithaus an einer ansteigenden Straße, heller Putz mit Fenstereinfassungen aus grünlich-gelbem Sandstein und Erker

Woran sehen Sie, ob Ihr Haus niedrig genug heizen kann?

Das können Sie an einem kalten Tag selbst testen, indem Sie den Vorlauf am Kessel auf 55 °C stellen und alle Thermostate auf Stufe 3 drehen. Werden alle Räume warm, geht die Wärmepumpe mit den vorhandenen Heizkörpern, sonst ersetzt man einzelne davon. Der Test stammt von der Verbraucherzentrale und braucht keine Messgeräte.

Von den Gebäuden in Stuttgart stammen 76,1 % aus der Zeit vor 1980 (Zensus 2022), was für sich allein noch nichts entscheidet. Wie wir den Altbau prüfen, beschreiben wir bei der Wärmepumpe im Altbau, und was ein Gerät mit Außenluft kostet, bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe. Im ersten Termin, der nichts kostet, sehen wir uns Heizkörper, Aufstellort und Verbrauch an.

Notieren Sie für dieses Gespräch, welche Vorlauftemperatur Ihr Kessel an kalten Tagen fährt, und legen Sie die letzte Abrechnung dazu. Beides erreicht uns über das Formular oder per Mail an kontakt@waermepumpe-in-stuttgart.de.

Außengerät seitlich am Einfamilienhaus, Zollstock auf dem Boden zwischen Gerät und Zaun, dahinter die Hecke

Häufige Fragen

Kann eine Wärmepumpe auch bei Minusgraden Wärme aus der Luft gewinnen?

Ja. Auch Luft mit −7 °C enthält Wärme, und das Kältemittel ist hinter dem Expansionsventil noch kälter. Das Datenblatt eines 9-kW-Geräts nennt bei dieser Außentemperatur und 35 °C Vorlauf einen COP von 2,63.

Wie viel Wärme entsteht aus einer Kilowattstunde Strom?

3,4 Kilowattstunden Wärme waren es im Feldtest des Fraunhofer ISE im Mittel bei Außenluft-Geräten in Bestandshäusern. Die 49 Anlagen lagen zwischen 2,6 und 4,9, das Auswertungsjahr 2024 hatte einen milden Winter.

Ist eine Wärmepumpe dasselbe wie ein Kühlschrank?

Nein, aber das Prinzip ist gleich. Der Kühlschrank kühlt den Innenraum und gibt die Wärme an die Küche ab. Die Wärmepumpe kühlt die Außenluft ein wenig ab und gibt die Wärme an das Heizwasser.

Verbraucht sich das Kältemittel mit der Zeit?

Nein. Es läuft in einem geschlossenen Kreis und wird dort immer wieder verdampft und verflüssigt. Fehlt Kältemittel, ist der Kreis undicht, und das gehört in die Wartung.

Braucht der Verdichter den meisten Strom einer Wärmepumpe?

Ja. Er presst das gasförmige Kältemittel zusammen und hebt damit die Temperatur. Ventilator, Pumpen und Regelung brauchen deutlich weniger, und je kühler das Heizwasser laufen darf, desto weniger muss der Verdichter leisten.

Heizt eine Wärmepumpe im Winter hauptsächlich mit dem Heizstab?

Nein. Im Feldtest des Fraunhofer ISE entfielen bei Außenluft-Geräten im Mittel rund 1,3 % der elektrischen Arbeit auf den Heizstab. Bei den Erdreich-Anlagen waren es nahe 0 %, allerdings in einem Jahr mit wenig Frost.

Läuft der Kältekreis auch mit normalen Heizkörpern?

Ja. Der Kreis richtet sich nach der Temperatur, die das Heizwasser haben muss, und nicht nach der Art der Heizfläche. Ausreichend große Heizkörper liefen im Feldtest ähnlich niedrig wie Flächenheizungen.

Kann derselbe Kreis im Sommer auch kühlen?

Ja, wenn das Gerät umkehrbar ist. Dann läuft der Kreis in der anderen Richtung und nimmt die Wärme im Haus auf. Bei Luftgeräten ist das der einzige Weg zu kühlen, die Oberflächen müssen dabei mindestens 20 °C warm bleiben.

Ist Eis am Außengerät ein Defekt?

Nein. Feuchte aus der Luft friert bei Kälte am Verdampfer an, und das Gerät taut ihn regelmäßig ab. Das Tauwasser muss frostfrei abfließen, und der Luftaustritt soll laut einem Herstellerdokument mindestens 3 m von Gehwegen entfernt sein.

Ist in manchen Wärmepumpen Propan als Kältemittel?

Ja. R290 ist Propan und hat eine Treibhauswirkung von GWP 3. Weil Propan brennbar ist, gilt rund um das Gerät ein Schutzbereich, in dem keine Fenster, Türen oder Lichtschächte liegen dürfen.

Zwei Personen am Esstisch über einem Grundriss, nur Hände zu sehen, mit Bleistift, Zollstock und Kaffeetasse

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Wärmepumpe für Ihr Haus in Stuttgart

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