Wärmepumpen gelten als effiziente und nachhaltige Heiztechnologie. Doch nicht jede Wärmepumpe arbeitet auf die gleiche Weise. Die Art und Weise, wie sie betrieben wird, kann über Effizienz, Kosten und Einsatzmöglichkeiten entscheiden. Doch welche Betriebsweisen gibt es – und was unterscheidet sie voneinander? Das erfahren Sie in diesem Artikel.

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Welche Betriebsweisen gibt es bei Wärmepumpen?

Es gibt sechs verschiedene Betriebsweisen für Wärmepumpen: monovalent, monoenergetisch, bivalent-alternativ, bivalent-parallel, bivalent-teilparallel und multivalent. Sie ist stark vom Typ von Wärmepumpe abhängig.

Die Betriebsweise einer Wärmepumpe bestimmt, wie sie Wärme bereitstellt und ob zusätzliche Wärmeerzeuger zum Einsatz kommen. Je nach Gebäudeart, Heizlast und gewünschter Effizienz kann eine bestimmte Betriebsweise sinnvoller sein als eine andere. Die folgende Übersicht zeigt die wichtigsten Varianten und ihre Merkmale.

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Monovalenter Betrieb: Wann ist es sinnvoll?

Beim monovalente Betrieb deckt die Wärmepumpe den gesamten Heizbedarf allein – ohne zusätzliche Heizsysteme. Dafür muss die Wärmepumpe so dimensioniert sein, dass sie auch bei der tiefsten zu erwartenden Außentemperatur genügend Wärme liefern kann. Der Dimensionierungspunkt orientiert sich an der Normaußentemperatur des jeweiligen Standorts, oft zwischen -10 °C und -15 °C. Diese Betriebsweise ist vor allem für Neubauten mit Flächenheizungen wie Fußboden- oder Wandheizungen geeignet.

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Der Vorteil des monovalenten Betriebs ist die maximale Effizienz, da keine zusätzlichen Energieträger nötig sind. Zudem sind die Betriebskosten meist geringer. Allerdings muss die Wärmepumpe groß genug dimensioniert werden, damit sie auch an sehr kalten Tagen ausreichend Leistung liefern kann.

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Monoenergetischer Betrieb: Wärmepumpe mit elektrischer Zusatzheizung

Beim monoenergetische Betrieb deckt die Wärmepumpe nahezu den gesamten Heizbedarf ab und wird bei Bedarf durch eine elektrische Zusatzheizung unterstützt. Besonders Luftwärmepumpen sind serienmäßig mit einem Heizstab ausgestattet. Dieser springt nur bei extrem niedrigen Außentemperaturen oder in Spitzenlastzeiten ein. Damit bleibt das System kompakt und benötigt keinen zweiten Wärmeerzeuger wie eine Gas- oder Ölheizung. Diese Betriebsweise eignet sich besonders für energetisch sanierte Altbauten oder Neubauten in kalten Regionen.

Der größte Vorteil des monoenergetischen Betriebs ist die Unabhängigkeit von zusätzlichen Heizsystemen – sie heizen ganz ohne fossile Brennstoffe. Zudem entfallen die Wartungskosten für ein zweites Heizsystem. Allerdings kann der Heizstab bei häufigem Einsatz erhöhte Stromkosten verursachen, wenn die Wärmepumpe nicht optimal dimensioniert oder parametriert ist. Daher ist eine sorgfältige Planung und Einstellung der Steuerung entscheidend.

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Bivalent-alternativer Betrieb: Kombination mit anderer Heizung

Beim bivalent-alternativen Betrieb arbeitet die Wärmepumpe bis zu einer bestimmten Außentemperatur allein. Sinkt die Temperatur unter diesen festgelegten Bivalenzpunkt, schaltet sich ein zweiter Wärmeerzeuger, wie eine Gas-, Öl- oder Holzheizung, ein und übernimmt die Wärmeversorgung vollständig. Dadurch kann die Wärmepumpe kleiner dimensioniert werden. Diese Betriebsweise eignet sich vor allem für Bestandsgebäude, z. B. wenn die Wärmepumpe den Wärmebedarf nicht allein decken kann oder bestehende Heizsysteme weiterhin genutzt werden sollen.

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Ein großer Vorteil dieser Betriebsweise ist die höhere Effizienz, da die Wärmepumpe hauptsächlich in ihrem optimalen Leistungsbereich arbeitet. Zudem bleiben die Investitionskosten geringer, da keine überdimensionierte Wärmepumpe benötigt wird. Der Nachteil liegt in der Abhängigkeit vom zweiten Heizsystem, das oft mit fossilen Brennstoffen arbeitet und zusätzliche Wartung erfordert. In kalten Wintern kann der Betrieb dadurch teurer sein.

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Bivalent-paralleler Betrieb: Zwei Systeme gleichzeitig

Beim bivalent-parallelen Betrieb arbeitet die Wärmepumpe zusammen mit einem zweiten Wärmeerzeuger. Anders als beim bivalent-alternativen Betrieb können beide Systeme gleichzeitig laufen. Die Wärmepumpe deckt den Heizbedarf bis zu einer bestimmten Außentemperatur. Wird es kälter, schaltet sich der zweite Wärmeerzeuger – meist eine Gas- oder Ölheizung – hinzu und deckt den restlichen Wärmebedarf. Diese Betriebsweise eignet sich besonders für Bestandsgebäude mit hohem Heizbedarf und klassische Heizkörper, die höhere Vorlauftemperaturen benötigen.

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Der Vorteil des bivalent-parallelen Betriebs liegt in der Flexibilität: Die Wärmepumpe kann einen Großteil der Heizperiode effizient abdecken, während die zweite Heizung nur bei sehr niedrigen Temperaturen zugeschaltet wird. Das reduziert Betriebskosten und entlastet die Umwelt. Nachteilig sind jedoch die höheren Wartungskosten für zwei Wärmeerzeuger sowie die aufwändige Regelung des Systems.

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Multivalenter Betrieb: Unabhängigkeit durch erneuerbare Energien

Beim multivalenten Betrieb wird die Wärmepumpe mit mindestens einem weiteren Wärmeerzeuger kombiniert. Besonders EE-Hybridheizungen, die Wärmepumpen mit Photovoltaik oder Solarthermie verbinden, ermöglichen eine maximale Nutzung erneuerbarer Energien.

• Eine Wärmepumpe mit PV kann beispielsweise den eigenen Solarstrom für den Betrieb nutzen, wodurch die Stromkosten sinken.
• Die Kombination mit Solarthermie sorgt dafür, dass die Wärmepumpe weniger arbeiten muss, da die thermische Solaranlage einen Teil der Wärme bereitstellt – vor allem für die Warmwasserbereitung im Sommer. Das erhöht die Effizienz des Gesamtsystems und reduziert den Stromverbrauch der Wärmepumpe.

Der große Vorteil des multivalenten Betriebs ist die Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern und steigenden Energiepreisen. Zudem kann die Wärmepumpe kleiner dimensioniert werden, da andere Energiequellen das Heizsystem unterstützen. Das senkt die Investitionskosten und verbessert die Effizienz. Allerdings erfordert ein multivalentes System eine genaue Planung und Abstimmung. Zudem sind die Anschaffungskosten höher. Trotzdem lohnt sich diese Kombination langfristig, besonders in Einfamilienhäusern mit hohem Eigenverbrauchsanteil.

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Welche Faktoren bestimmen die Betriebsweise der Wärmepumpe?

Die Betriebsweise einer Wärmepumpe wird durch mehrere Faktoren beeinflusst:

• Gebäudeart und Dämmstandard: Gut gedämmte Neubauten ermöglichen einen monovalenten Betrieb, da die Heizlast gering ist. In älteren, schlecht gedämmten Gebäuden sind bivalente Systeme oft sinnvoller.
• Wärmequelle: Die Art der Wärmequelle beeinflusst die Effizienz und Betriebsweise. Luft-Wasser-Wärmepumpen arbeiten temperaturabhängig und benötigen bei extremer Kälte oft eine Zusatzheizung. Erd- und Grundwasser-Wärmepumpen sind konstanter in der Leistung und eignen sich besser für den monovalenten Betrieb.
• Art der Heizverteilung: Fußboden- und Wandheizungen arbeiten mit niedrigen Vorlauftemperaturen und ermöglichen eine monovalente Betriebsweise. Klassische Heizkörper erfordern höhere Temperaturen, wodurch oft eine bivalente oder monoenergetische Lösung nötig ist.
• Normaußentemperatur am Standort: Die tiefste durchschnittliche Wintertemperatur bestimmt, ob die Wärmepumpe allein (monovalent) oder mit Unterstützung (bivalent, monoenergetisch) betrieben werden kann. In sehr kalten Regionen ist eine zusätzliche Heizung oft unvermeidlich.
• Dimensionierung der Wärmepumpe: Eine zu kleine Wärmepumpe benötigt häufig eine Zusatzheizung. Eine zu große Wärmepumpe schaltet oft ein und aus, was die Effizienz senkt. Die richtige Leistungsanpassung ist entscheidend für die optimale Betriebsweise.
• Nutzung von erneuerbaren Energien: Eine Photovoltaikanlage kann den Strombedarf der Wärmepumpe decken und ermöglicht eine effizientere Betriebsweise. Solarthermie kann die Warmwasserbereitung unterstützen und die Laufzeit der Wärmepumpe reduzieren.

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Wie kann ich die Betriebsweise meiner Wärmepumpe optimieren?

Die Effizienz einer Wärmepumpe hängt stark von ihrer Betriebsweise ab. Durch gezielte Optimierungen lässt sich der Stromverbrauch senken, die Lebensdauer verlängern und die Heizkosten reduzieren. Mit folgenden Maßnahmen können Sie die Wärmepumpe optimal betreiben:

• Vorlauftemperatur senken: Eine niedrigere Vorlauftemperatur reduziert den Stromverbrauch. Idealerweise liegt sie bei 30 bis 35 °C. Das gelingt mit Flächenheizungen (z. B. Fußbodenheizung) oder Niedertemperatur-Heizkörpern.
• Heizkurve richtig einstellen: Die Heizkurve bestimmt, wie sich die Vorlauftemperatur an die Außentemperatur anpasst. Eine zu steile Heizkurve führt zu unnötig hohen Temperaturen und damit zu einem höheren Energieverbrauch. Die Optimierung der Heizkurve spart Strom und sorgt für gleichmäßige Wärme.
• Wärmespeicher nutzen: Ein Pufferspeicher kann überschüssige Wärme aufnehmen, wenn die Wärmepumpe besonders effizient läuft, z. B. bei günstigen Strompreisen. Dadurch werden kurze Taktzeiten vermieden und die Effizienz steigt.
• Hydraulischen Abgleich durchführen: Beim hydraulischen Abgleich wird sichergestellt, dass alle Heizflächen gleichmäßig mit Wärme versorgt werden. Ohne diesen Abgleich muss die Wärmepumpe unnötig hohe Temperaturen bereitstellen, was den Stromverbrauch und -kosten erhöht.
• Regelmäßige Wartung durchführen: Ein verschmutzter Verdampfer, falsche Druckwerte oder eine fehlerhafte Regelung können die Effizienz der Wärmepumpe stark verringern. Eine jährliche Kontrolle durch einen Fachbetrieb sorgt dafür, dass die Anlage optimal läuft.
• Photovoltaik zur Eigenstromnutzung kombinieren: Eine PV-Anlage kann den Strombedarf der Wärmepumpe teilweise decken. Das senkt die Stromkosten und macht den Betrieb nachhaltiger.
• Smart-Home-Steuerung einbinden: Eine intelligente Steuerung kann die Wärmepumpe automatisch an Außentemperaturen, Strompreise oder den Eigenverbrauch von PV-Strom anpassen. Das verhindert ineffiziente Betriebsphasen und maximiert die Einsparungen.

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Welche Betriebsweise ist die beste?

Die beste Betriebsweise für eine Wärmepumpe hängt vom Gebäudetyp, der Dämmung und der Heiztechnik ab. Für Neubauten mit Fußbodenheizung ist der monovalente Betrieb ideal, da er die höchste Effizienz bietet. In Bestandsgebäuden mit höherer Heizlast sind bivalente oder multivalente Systeme oft die bessere Wahl, da sie Flexibilität bieten und Spitzenlasten abfangen können. Die Kombination mit erneuerbaren Energien wie PV oder Solarthermie optimiert den Betrieb zusätzlich und macht die Wärmepumpe unabhängiger von steigenden Strompreisen.

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