Wie funktioniert eine Wärmepumpe? Einfach erklärt

Das Grundprinzip in einem Satz: Wärme wird verschoben, nicht erzeugt

Eine Wärmepumpe funktioniert nicht wie eine Gas- oder Ölheizung, die Brennstoff verbrennt und dabei Wärme neu entstehen lässt. Sie transportiert Wärme, die bereits in der Umgebung vorhanden ist - in der Außenluft, im Erdreich oder im Grundwasser - und hebt diese auf eine Temperatur an, mit der sich ein Gebäude heizen lässt.

Das Umweltbundesamt formuliert das Prinzip so: Eine Wärmepumpe entzieht einer Wärmequelle auf niedrigem Temperaturniveau Energie, die sie auf ein höheres Temperaturniveau anhebt (UBA, Umgebungswärme und Wärmepumpen, Stand 07.02.2025). Der Strom treibt diesen Umzug an, er ist nicht die eigentliche Wärmequelle.

Warum das kein Widerspruch zur Physik ist

Der oft zitierte Satz "aus 1 mach 3-4" klingt nach einem Perpetuum mobile - ist aber keines. Die Rechnung geht auf, weil zwei Energieströme zusammenkommen: der eingesetzte Strom und die kostenlose Umweltwärme. Das UBA rechnet es vor: Eine Wärmepumpe mit Jahresarbeitszahl 3 erzeugt aus 1 kWh Strom und 2 kWh Umgebungswärme zusammen 3 kWh Heizwärme (UBA, Stand 07.02.2025). Es wird also nichts aus dem Nichts erzeugt - vorhandene Wärme wird lediglich eingesammelt und konzentriert.

Die Kühlschrank-Analogie: ein umgekehrter Kühlschrank

Der Kühlschrank in Ihrer Küche ist die einfachste Wärmepumpe im Haushalt. Er entzieht dem Innenraum Wärme und gibt sie über das Gitter an der Rückseite an die Küche ab - deshalb ist es dort warm. Eine Heizungs-Wärmepumpe macht genau dasselbe, nur mit umgekehrtem Ziel: Sie entzieht der Umgebung (Luft, Erde oder Wasser) Wärme und gibt sie an das Heizwasser des Hauses ab (Bosch Home Comfort; Viessmann, abgerufen 2026-07-03).

In beiden Geräten arbeitet derselbe geschlossene Kreislauf mit einem Kältemittel - der Unterschied liegt nur darin, welche Seite man nutzen will: die kalte (Kühlschrank) oder die warme (Wärmepumpe).

Der Kältekreis Schritt für Schritt: vier Bauteile im Zusammenspiel

Im Inneren zirkuliert ein Kältemittel - eine Flüssigkeit mit einem sehr niedrigen Siedepunkt, die schon weit unter 0 °C zu Gas verdampft. Vier Bauteile arbeiten wie ein Team zusammen und verändern dabei fortwährend Druck und Aggregatzustand des Kältemittels (Viessmann, Bosch, energie-experten.org, abgerufen 2026-07-03).

1. Verdampfer: Umweltwärme lässt das Kältemittel verdampfen

Im Verdampfer trifft das flüssige, kalte Kältemittel auf die Wärmequelle. Selbst 2 °C kalte Luft ist wärmer als das Kältemittel - diese kleine Temperaturdifferenz genügt, damit das Kältemittel siedet und zu Gas wird. Es hat also Umweltwärme aufgenommen, ohne dass dafür Brennstoff nötig war.

2. Verdichter (Kompressor): Druck rauf, Temperatur rauf

Jetzt kommt der einzige Schritt, der Strom kostet. Der elektrisch angetriebene Verdichter presst das Gas zusammen. Wer schon einmal eine Fahrrad-Luftpumpe benutzt hat, kennt den Effekt: Verdichtete Luft wird spürbar warm. Genauso steigt hier mit dem Druck auch die Temperatur des Kältemittels stark an - hoch genug, um damit heizen zu können.

3. Verflüssiger (Kondensator): Wärme geht ans Heizwasser

Das nun heiße Gas strömt in den Verflüssiger, wo es seine Wärme an das Heizwasser des Gebäudes abgibt. Dabei kühlt es ab und wird wieder flüssig (es kondensiert). Diese Wärme fließt in Fußbodenheizung oder Heizkörper - das ist die Nutzwärme, für die die ganze Anlage da ist.

4. Expansionsventil: Druck runter, der Kreislauf beginnt von vorn

Das flüssige Kältemittel steht noch unter hohem Druck. Im Expansions- oder Entspannungsventil wird dieser Druck schlagartig abgebaut, wodurch die Temperatur wieder stark sinkt. Kalt und flüssig kehrt das Kältemittel zum Verdampfer zurück - und der Kreislauf beginnt erneut.

Woher kommt die Wärme? Luft, Erde und Wasser als Quelle

Wärmepumpen unterscheiden sich vor allem darin, woher sie die Umweltwärme holen. Die Grundregel: je höher und konstanter die Quelltemperatur und je niedriger die benötigte Vorlauftemperatur, desto effizienter arbeitet die Anlage (Bosch, Viessmann, energie-experten.org, abgerufen 2026-07-03).

Luft/Wasser-Wärmepumpe

Sie nutzt die Außenluft und ist mit Abstand am häufigsten - laut Bundesverband Wärmepumpe entfallen rund 95 % des Marktes auf Luft-Geräte (BWP, Zahlen 2025). Vorteil: günstige und einfache Erschließung, keine Bohrung, keine Genehmigung. Nachteil: Die Quelltemperatur schwankt mit dem Wetter, an sehr kalten Tagen sinkt die Effizienz.

Sole/Wasser-Wärmepumpe (Erdwärme)

Sie zieht Wärme über eine Erdsonde (Tiefenbohrung) oder Flächenkollektoren aus dem Erdreich. In wenigen Metern Tiefe herrschen ganzjährig relativ konstante Temperaturen, deshalb arbeitet sie effizienter als ein Luftgerät. Dafür sind Erdarbeiten, eine Bohrung und je nach Region eine Genehmigung nötig.

Wasser/Wasser-Wärmepumpe (Grundwasser)

Sie nutzt Grundwasser über zwei Brunnen (Förder- und Schluckbrunnen). Grundwasser hat die konstanteste Temperatur, deshalb erreicht diese Bauart die höchste Effizienz. Der Aufwand ist aber am größten: zwei Brunnen und eine wasserrechtliche Genehmigung sind Pflicht, und die Wasserqualität muss passen.

Bandbreiten: Fraunhofer-ISE-Feldstudien, referiert bei BWP; abgerufen 2026-07-03.

Warum aus 1 kWh Strom 3-4 kWh Wärme werden

Der Schlüssel ist das Mischungsverhältnis aus kostenloser Umweltwärme und eingesetztem Strom. Je mehr Umweltwärme das System pro Kilowattstunde Strom einsammelt, desto höher die Ausbeute.

Das Verhältnis Umweltenergie zu Strom

Bei einer Jahresarbeitszahl von 3 stammen rund zwei Drittel (67 %) der Wärme aus der Umwelt und ein Drittel (33 %) aus Strom. Bei einer Jahresarbeitszahl von 4 sind es sogar drei Viertel (75 %) Umwelt zu einem Viertel (25 %) Strom (UBA, Stand 07.02.2025). Anders gesagt: Der Stromzähler sieht nur den kleineren Teil der Energie, die am Ende im Haus ankommt.

COP und JAZ einfach erklärt: die zwei Effizienz-Kennzahlen

Zwei Kennzahlen beschreiben die Effizienz - sie werden oft verwechselt, meinen aber Unterschiedliches.

COP = Laborwert, JAZ = realer Jahreswert Ihrer Anlage

Der COP (Coefficient of Performance, Leistungszahl) ist ein Messwert für einen einzigen, festgelegten Betriebspunkt unter Normbedingungen - typisch A7/W35, also 7 °C Außenluft und 35 °C Vorlauftemperatur. Er sagt, wie effizient das Gerät im Prüflabor arbeitet.

Die JAZ (Jahresarbeitszahl) ist der reale Mittelwert über ein ganzes Jahr im eingebauten Zustand: JAZ = erzeugte Heizwärme (kWh) geteilt durch eingesetzten Strom (kWh). Sie berücksichtigt kalte Wintertage genauso wie milde Übergangszeiten und ist damit die ehrlichere Zahl für die Praxis. Faustwerte: ab 3,5 gut, ab 4,0 sehr gut (Fach- und Verbraucherratgeber, abgerufen 2026-07-03).

Reale Feldwerte (Fraunhofer ISE)

Das Fraunhofer ISE hat in der Langzeitstudie "Wärmepumpen-Qualitätssicherung im Bestand" über vier Jahre 77 Wärmepumpen in Ein- bis Dreifamilienhäusern gemessen. Ergebnis: Luft/Wasser-Wärmepumpen erreichten im Mittel eine JAZ von 3,4, erdgekoppelte Sole/Wasser-Systeme im Mittel 4,3. Bemerkenswert: Es gab keinen Zusammenhang zwischen Baujahr des Gebäudes und Effizienz - Wärmepumpen arbeiteten auch im Altbau effizient (Fraunhofer ISE via BWP, veröffentlicht 04.11.2025).

Was die Vorlauftemperatur mit der Effizienz zu tun hat

Je heißer das Heizwasser sein muss, desto mehr muss der Verdichter das Kältemittel komprimieren - und desto mehr Strom kostet das. Eine Fußbodenheizung kommt mit rund 35 °C Vorlauf aus und macht die Wärmepumpe effizient. Alte, klein dimensionierte Heizkörper brauchen mitunter 55-70 °C und drücken die Jahresarbeitszahl. Deshalb lohnt sich im Bestand oft ein Blick darauf, ob große Flächenheizkörper oder eine Flächenheizung die Vorlauftemperatur senken können.

Funktioniert eine Wärmepumpe auch im Winter bei Minusgraden?

Ja. Weil das Kältemittel schon weit unter 0 °C verdampft, gewinnt eine Wärmepumpe auch aus kalter Luft noch Energie. Die Effizienz sinkt mit der Kälte, bleibt aber im relevanten Bereich: Bei 0 bis 5 °C liegt der COP typisch zwischen 2,5 und 4,5, bei etwa -10 °C noch bei rund 2,4, und selbst bei -15 °C und 35 °C Vorlauf bei etwa 1,8 bis 2,2 - also weiterhin nahezu die doppelte Wärmemenge im Vergleich zum eingesetzten Strom (Bosch; Fachratgeber, abgerufen 2026-07-03).

Was der Heizstab macht (und warum er kaum ins Gewicht fällt)

Für sehr wenige extrem kalte Stunden im Jahr hat fast jede Luft-Wärmepumpe einen elektrischen Heizstab als Reserve. Er springt nur ein, wenn die Wärmepumpe allein nicht genug liefert. Über das gesamte Jahr gerechnet macht dieser Heizstab typischerweise nur 1-2 % des Energieverbrauchs aus (Fachratgeber, abgerufen 2026-07-03) - er ist eine Absicherung, kein Dauerläufer.

Wärmepumpe zum Kühlen: der Kreislauf rückwärts

Viele Wärmepumpen können auch kühlen. Dazu wird der Kältekreis umgekehrt: Statt Wärme ins Haus zu befördern, entzieht die Anlage dem Gebäude Wärme und gibt sie nach außen ab - genau die Richtung, in die ein Kühlschrank ohnehin arbeitet. Bei Sole- und Grundwasser-Systemen ist sogar eine besonders sparsame "passive" Kühlung möglich, bei der die kühle Erde direkt genutzt wird.

Kurz eingeordnet: Ist das ökologisch sinnvoll?

Die Klimabilanz hängt an der Jahresarbeitszahl und am Strommix. Das UBA weist darauf hin, dass mit dem Strommix des Jahres 2023 bereits eine JAZ von etwa 1,8 genügt, damit eine Wärmepumpe im CO2-Ausstoß mit einer Gasheizung gleichzieht (UBA, Stand 07.02.2025). Da reale Jahresarbeitszahlen mit im Mittel 3,4 (Luft) bis 4,3 (Erde) deutlich darüber liegen, schneiden Wärmepumpen in der Praxis klar besser ab - und mit weiter steigendem Anteil erneuerbaren Stroms verbessert sich die Bilanz Jahr für Jahr.

Zur Einordnung: Wie verbreitet sind Wärmepumpen?

2025 wurden in Deutschland rund 299.000 Heizungs-Wärmepumpen abgesetzt - ein Plus von 55 % gegenüber dem schwachen Jahr 2024 (rund 193.000). Der Gesamtbestand liegt bei etwa 1,7 Millionen Anlagen, Luft/Wasser-Geräte dominieren mit rund 95 % (BWP; tga-fachplaner.de, Zahlen 2025, veröffentlicht Anfang 2026). Politisch angestrebt sind 500.000 bis 600.000 neue Wärmepumpen pro Jahr.

Regionale Details - etwa Wärmeplan-Status, Erdwärme-Eignung und örtliche Förderung - finden Sie in den lokalen Stadt-Seiten von Wärmepedia für Ihre Gemeinde.

Häufige Fragen

Fazit: Das Wichtigste in Kürze

Eine Wärmepumpe verbrennt nichts, sie verschiebt vorhandene Umweltwärme mithilfe eines Kältekreises aus Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil - im Prinzip ein umgekehrter Kühlschrank. Weil der Großteil der Energie kostenlos aus Luft, Erde oder Wasser kommt, werden aus 1 kWh Strom real 3-4 kWh Wärme. Wie effizient das genau gelingt, zeigt die Jahresarbeitszahl: im Mittel 3,4 bei Luft und 4,3 bei Erdreich (Fraunhofer ISE, 04.11.2025). Niedrige Vorlauftemperaturen und eine konstante Wärmequelle sind dabei die stärksten Hebel für gute Werte.