Inverter-Wärmerpumpe: Funktion, Kosten und Vorteile der modulierenden Heizung

Inverter-Wärmepumpe: Was ist die Inverter-Technologie?

Die Wärmegewinnung einer Inverter-Wärmepumpe läuft im Prinzip genauso ab, wie die eines konventionellen Gerätes. Unabhängig davon, ob die Wärme aus der Luft, der Erde oder dem Grundwasser gewonnen wird, basiert die Funktion der Wärmepumpe immer auf einem Kältemittelkreislauf. Dabei verdichtet der strombetriebene Kompressor das gasförmige Kältemittel, um die Temperatur zu erhöhen und die gewünschte Vorlauftemperatur zu erreichen.

Bei der Inverter-Technologie läuft der Strom, bevor er den Kompressor erreicht, zunächst durch einen sogenannten Frequenzumrichter. Dieser wandelt den Wechselstrom aus dem Stromnetz zunächst in Gleichstrom um. Danach wird durch einen Wechselrichter bzw. Inverter erneut Wechselstrom erzeugt. Das Besondere: Der Inverter kann die Frequenz des Wechselstroms zwischen 30 und 90 Hertz stufenlos variieren. Wird nun mehr oder weniger Heizlast benötigt, ändert sich durch die Frequenz des Wechselstroms die Drehzahl des Kompressors. Dadurch kann die Leistung der Inverter-Wärmepumpe dem Bedarf genau angepasst werden.

Was ist eine Full-Inverter-Wärmepumpe?

Full-Inverter-Wärmepumpen werden häufig synonym als Pool-Wärmepumpen bezeichnet. Sie werden dazu verwendet, um Wasser aufzuheizen und durch ihre intelligente Inverter-Technologie die Pool-Temperatur effizient aufrechtzuerhalten. Da diese Art der Luft-Wasser-Wärmepumpe in der Regel im Sommer betrieben wird, profitieren die Geräte mit der sommerlichen Umgebungsluft von einer warmen Energiequelle. Dadurch weisen sie im Vergleich zu Wärmepumpen im Heizungsbetrieb, die vor allem im Winter bei niedrigen Temperaturen laufen, einen besonders hohen COP (Coefficient of Performance) auf.

Inverter-Wärmepumpe: Unterschied zur konventionellen Wärmepumpe

Vergleicht man eine Inverter-Wärmepumpe mit einer konventionellen Wärmepumpe, die man in diesem Zusammenhang auch On-Off-Wärmepumpe nennt, erkennt man deutliche Unterschiede im Betrieb des Kompressors. Wie bereits erwähnt, passt die Inverter-Wärmepumpe die Frequenz des Stroms kontinuierlich der benötigten Leistung an. Damit läuft die Wärmepumpe quasi dauerhaft im Teillastbetrieb und schafft es, ohne große Verluste eine bestimmte Temperatur langfristig zu halten. Im Gegensatz dazu schaltet sich eine konventionelle Wärmepumpe an und läuft für eine bestimmte Zeit im Volllastbetrieb. Ist die gewünschte Vorlauftemperatur erreicht, schaltet sie sich aus. Sinkt die Temperatur wieder auf ein bestimmtes Niveau ab, schaltet sich die Wärmepumpe erneut ein.

Damit das Heizsystem effizient betrieben werden kann, sollte die Leistung einer On-Off-Wärmepumpe so ausgelegt sein, dass sie möglichst lange am Stück im Volllastbetrieb läuft. Dabei sollte sich das Gerät nicht zu oft hintereinander an- und wieder ausschalten. Von guten Schaltzeiten spricht man, wenn die Wärmepumpe mindestens eine Stunde am Stück läuft und sich maximal 10- bis 12-mal am Tag ein- und wieder ausschaltet. Liegen diese An-Aus-Intervalle zu dicht beieinander, z. B. unter 15 Minuten, spricht man von Takten. Dies sorgt für einen erhöhten Stromverbrauch und einen starken Verschleiß des Geräts. Aus diesem Grund ist die Heizlastberechnung und damit die richtige Dimensionierung einer konventionellen Wärmepumpe besonders wichtig. Bei einer Inverter-Wärmepumpe gibt es diese Schaltzeiten nicht, da sie sich nicht an- und ausschaltet, sondern kontinuierlich durchläuft.

Kann man eine Inverter-Wärmepumpe ohne Pufferspeicher betreiben?

Wer sich eine Wärmepumpe anschaffen möchte, wird häufig mit der Notwendigkeit eines Pufferspeichers konfrontiert. Vor allem bei einer On-Off-Wärmepumpe kann ein Wärmespeicher die Schaltzeiten reduzieren. Ist die Wärmepumpe an, heizt sie nicht nur das Heizwasser, sondern auch den Speicher auf. Im folgenden Aus-Intervall kann das Heizsystem nun von der gespeicherten Wärme Gebrauch machen, weshalb es länger dauert, bevor sich die Wärmepumpe wieder anschalten muss.

Dies ist bei einer Inverter-Wärmepumpe nicht notwendig. Durch den modulierenden Betrieb produziert die Wärmepumpe immer so viel Wärme, wie gerade benötigt wird. Das kann einen Pufferspeicher unnötig machen. Jedoch sollten Sie bei der Überlegung für oder gegen einen Wärmespeicher die seit 2024 für Wärmepumpen verpflichtende EVU-Sperrzeit bedenken. Diese Sperrzeiten sollen dafür sorgen, dass das Stromnetz in Spitzenlastzeiten nicht überbeansprucht wird. Dazu können Energieversorgungsunternehmen die Stromversorgung der Wärmepumpe drosseln. Zwar wird Ihre Wärmepumpe in der Zeit weiterhin mit Strom versorgt, durch die verringerte Leistung kann jedoch nicht der volle Wärmeertrag bereitgestellt werden. Diese Zeit können Sie am einfachsten mit einem Pufferspeicher überbrücken.

Auch wenn Sie die Inverter-Wärmepumpe mit einem anderen Heizsystem wie z. B. Solarthermie kombinieren, kann ein Pufferspeicher eine sinnvolle Wahl sein. Dadurch kann die Wärme aus der Solarthermieanlage effektiv gespeichert werden. Zudem fungiert der Speicher als Schnittstelle zwischen beiden Wärmeerzeugern. Noch effizienter ist jedoch die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik.

Kosten und Förderung einer Inverter-Wärmepumpe

Die Kosten einer konventionellen Luft-Wasser-Wärmepumpe betragen inklusive Installation zwischen 27.000 und 40.000 Euro. Für eine Erdwasserwärmepumpe oder Grundwasserwärmepumpe müssen sie durch die komplizierte Erschließung der Wärmequelle mit deutlich höheren Kosten rechnen. Durch die zusätzliche Technologie sind Inverter-Wärmepumpen in der Regel teurer als die konventionelle Variante.

Wärmepumpen werden unabhängig von der Inverter-Technologie im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) gefördert. Diese Fördersätze können Sie für die Anschaffung einer Wärmepumpe erhalten:

• 30 % Basisförderung für die Anschaffung eines förderfähigen Wärmepumpen-Modells.
• 20 % Klimageschwindigkeits-Bonus für selbstnutzende Hauseigentümer beim frühzeitigen Austausch Ihrer alten Heizung (bspw. Gas-, Öl- oder Biomasseheizung) gegen eine Wärmepumpe.
• 30 % Einkommens-Bonus für selbstnutzende Hauseigentümer mit einem zu versteuernden Haushaltseinkommen bis max. 40.000 Euro pro Jahr.
• 5 % Effizienz-Bonus für Wärmepumpen, die ein natürliches Kältemittel (bspw. Propan) oder als Energiequelle Erd-, Wasser- oder Abwasserwärme nutzen.

Die Förderkomponenten können miteinander kombiniert werden, sind jedoch auf eine Obergrenze von max. 70 Prozent gedeckelt.

Inverter-Wärmepumpe: Vor- und Nachteile im Neu- und Altbau

Eine Inverter-Wärmepumpe bietet einige Vorteile, die sie vor allem in Neubauten ausspielen kann. Da diese Wärmepumpen-Art im Teillastbetrieb besonders effizient ist, eignet sie sich am besten für gut gedämmte Gebäude mit Flächenheizungen. Das liegt daran, dass sie nur wenig Heizbedarf haben und selten die maximale Heizlast benötigt wird. Durch den Teillastbetrieb reduziert sich nicht nur der Stromverbrauch, sondern auch die Geräuschkulisse der Wärmepumpe. Da sie nicht immer wieder voll anlaufen muss wie ein On-Off-Gerät und konstant durchläuft, werden die Betriebsgeräusche minimiert. Aus diesem Grund wird Inverter-Wärmepumpen auch eine besonders hohe Lebensdauer bescheinigt. Der durchgehende Betrieb ist schonender, als das ständige An- und Ausschalten.

Die moderne Technologie kann jedoch nicht in allen Bereichen überzeugen. Vor allem beim Betrieb im Bestand zeigen sich die Nachteile der Inverter-Wärmepumpe. Auf Dauer ist zwar der Teillastbetrieb effizienter, or allem in Altbauten oder wenig gedämmten Bestandsgebäuden müssen Wärmepumpen jedoch häufig im Volllastbetrieb arbeiten. So können hohe Vorlauftemperaturen bereitgestellt werden. Da bei der Inverter-Technologie durch die Umwandlung des Stroms Verluste auftreten, wird bei dieser Wärmepumpen-Art für den Volllastbetrieb insgesamt mehr Strom benötigt als z. B. bei einem konventionellen On-Off-Gerät.

Fazit: Wann lohnt sich eine Inverter-Wärmepumpe?

Insgesamt bietet die Inverter-Technologie einige Vorteile. Wird das Heizsystem jedoch über einen längeren Zeitraum hinweg Höchstleistungen erbringen müssen, kann dies auch ein Nachteil sein. Wie oben bereits erwähnt, eignen sich Inverter-Wärmepumpen daher nicht für Altbauten oder wenig gedämmte Bestandsgebäude. Diese spezielle Technologie kann ihr volles Potenzial vor allem in gut gedämmten Niedrigenergie- oder Passivhäusern entfalten, wenn die Wärmepumpe über lange Zeiträume hinweg nicht ihre volle Leistung bereitstellen muss. Die Effizienz der Inverter-Wärmepumpe kommt vor allem dann zum Vorschein, wenn das gut gedämmte Gebäude mit einer Flächenheizung wie z. B. einer Fußbodenheizung ausgestattet ist und daher eine niedrige Vorlauftemperatur benötigt.

Wohnen Sie jedoch in einem Bestandsgebäude ohne Fußbodenheizung, ist eine konventionelle Wärmepumpe meist besser geeignet. Da die Gebäude in der Regel schlechter gedämmt und mit herkömmlichen Heizkörpern ausgestattet sind, müssen dementsprechend auch höhere Vorlauftemperaturen bereitgestellt werden. Daher läuft die Wärmepumpe zum Großteil unter Volllast. In diesem Fall wäre der Betrieb mit einem Inverter nicht effizient.

Wärmepumpe für den Altbau mit thermondo

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