Direktverdampfer-Wärmepumpe: Technik, Regeln, Marktlage

Was ist eine Direktverdampfer-Wärmepumpe?

Eine Direktverdampfer-Wärmepumpe (auch DX-Wärmepumpe) führt das Kältemittel direkt durch einen Erdreich-Kollektor. Das Kältemittel nimmt dort die Wärme des Bodens auf und verdampft. Anschließend strömt es gasförmig zum Verdichter.

Bei einer klassischen Sole-Wasser-Wärmepumpe übernimmt das ein Wasser-Glykol-Gemisch, die Sole. Ein Plattenwärmetauscher überträgt die Wärme danach von der Sole auf das Kältemittel. Die Direktverdampfung spart genau diesen Zwischenschritt.

Die erste dokumentierte Anlage dieser Art baute 1945 Robert C. Webber, ein Angestellter der Indianapolis Power & Light Co., für sein eigenes Haus (Sanner, 1992). Die Antriebsleistung lag bei 2,2 Kilowatt. Die Grundidee ist damit über 80 Jahre alt.

Wie unterscheidet sich die Direktverdampfung von der Sole-Wasser-Technik?

Der zentrale Unterschied liegt im Wegfall von Solepumpe und Wärmetauscher. Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten technischen Unterschiede im direkten Vergleich.

Die Sole-Wasser-Wärmepumpe bleibt der technische Standard bei Erdwärme. Sie nutzt ein fabrikbefülltes, geschlossenes Kältemittelsystem im Innengerät. Der Direktverdampfer verlegt das Kältemittel dagegen bis ins Erdreich.

Warum gilt Direktverdampfung als effizienter?

Die Direktverdampfung vermeidet einen Wärmeübertragungsschritt und senkt dadurch den exergetischen Verlust. Jeder Wärmetauscher benötigt eine Temperaturdifferenz, um Wärme zu übertragen. Diese Differenz kostet Effizienz.

Bei der Sole-Wasser-Wärmepumpe kühlt sich die Sole im Erdreich ab und gibt die Wärme erst im Plattenwärmetauscher an das Kältemittel ab. Beim Direktverdampfer verdampft das Kältemittel unmittelbar im Kollektor. Der Verdampfungspunkt liegt dadurch näher an der tatsächlichen Bodentemperatur.

Zusätzlich entfällt der Stromverbrauch der Solepumpe. Nach Herstellerangaben und Fachliteratur erreichen Direktverdampfer-Anlagen dadurch eine Jahresarbeitszahl deutlich über 5 (klima-innovativ.de). Ein unabhängig geprüfter, aktueller Feldmesswert für den deutschen Markt liegt derzeit nicht vor.

Welche Kältemittel kommen zum Einsatz?

Direktverdampfer nutzen heute vor allem R290 (Propan) und R744 (Kohlendioxid). Frühere Anlagen liefen mit synthetischen Kältemitteln wie R407C oder R410A. Die Füllmenge hängt von der Heizleistung ab.

Für Anlagen zwischen 6 und 34 Kilowatt Heizleistung liegen die Kältemittelfüllmengen bei 5 bis 16 Kilogramm (AIT Austrian Institute of Technology, 2015). Das ist deutlich mehr als bei einem fabrikbefüllten Split-System.

Propan zählt wegen seiner Brennbarkeit in die Sicherheitsgruppe A3 nach DIN EN 378-1. Anlagenhersteller müssen deshalb Zündquellen vermeiden und oft Lecksensoren einbauen. CO2 arbeitet dagegen mit sehr hohem Betriebsdruck und benötigt entsprechend verstärkte Bauteile.

Welche regulatorischen Hürden gelten für Direktverdampfer?

Die zentrale Regulierung ist die EU-F-Gase-Verordnung 2024/573. Sie löste am 11. März 2024 die Vorgängerverordnung 517/2014 ab. Sie schränkt fluorierte Kältemittel schrittweise ein.

Für viele Wärmepumpen bis 12 Kilowatt Nennleistung dürfen ab 2027 nur noch Kältemittel mit einem GWP-Wert unter 150 verwendet werden. Ab 2032 bis 2035 verbietet die Verordnung je nach Bauart F-Gase in diesen Geräten vollständig. Synthetische Kältemittel wie R410A verschwinden dadurch aus Neuanlagen.

Zusätzlich gilt eine Zertifizierungspflicht. Installation, Wartung und Dichtheitsprüfung an Anlagen mit F-Gasen dürfen nur zertifizierte Fachkräfte durchführen. Bei Anlagen mit Kältemitteln nach Anhang I der Verordnung ist ab 5 Tonnen CO2-Äquivalent Füllmenge jährlich eine Dichtheitsprüfung fällig (Bundesfachschule Kälte-Klima-Technik, 2024).

Ein Baustein fehlt Direktverdampfern bislang: eine eigene, breit anerkannte Bauartnorm. Die natürlichen Kältemittel R290 und R744 sind technisch etabliert, eine flächendeckende Praxis-Standardisierung für erdgekoppelte Direktverdampfer-Anlagen steht in Deutschland aber noch aus.

Wichtig: VDI 4640 Blatt 2 behandelt Direktverdampfung ausdrücklich als eine der möglichen Bauarten erdgekoppelter Wärmepumpen, neben Sole-Systemen und Erdwärmesonden (VDI 4640 Blatt 2, 2019). Die Norm existiert, deckt Direktverdampfer aber deutlich knapper ab als Sole-Systeme.

Warum ist Direktverdampfung in Wasserschutzgebieten eingeschränkt?

Direktverdampfer benötigen eine wasserrechtliche Erlaubnis, weil ihr Kollektor Kältemittel statt Sole führt. Das Wasserhaushaltsgesetz (WHG) und die Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen (AwSV) regeln die Genehmigung.

Die LAWA-Empfehlungen für Erdwärmesonden und -kollektoren nennen den Grund. Sobald Kältemittel oder Wärmeträgermedium wassergefährdend sind, gilt eine Anzeige- oder Erlaubnispflicht (LAWA, 2018). Die zuständige untere Wasserbehörde prüft jeden Standort einzeln.

Eine einheitliche Bundesregelung für Wasserschutzgebiete gibt es nicht. Jedes Bundesland legt eigene Anforderungen über Landeswassergesetze und Schutzgebietsverordnungen fest. In der Praxis prüfen Behörden vor allem das Leckage-Risiko und die Nähe zu Trinkwasserbrunnen.

Natürliche Kältemittel verbessern diese Ausgangslage. R290 baut sich im Boden biologisch ab, R744 ist chemisch inert. Beide gelten laut AIT Austrian Institute of Technology (2015) als nicht wassergefährdend, anders als ältere FKW-/HFKW-Kältemittel der Wassergefährdungsklasse 1.

Wie verändern natürliche Kältemittel die Marktlage?

Natürliche Kältemittel entschärfen einen Teil der F-Gase-Regulierung, weil sie gar nicht unter die F-Gase-Verordnung fallen. R290, R744 und Ammoniak (R717) sind keine fluorierten Gase. Der Phase-down und die Verwendungsverbote der Verordnung 2024/573 gelten für sie nicht.

Das ist ein häufiges Missverständnis: Nicht die F-Gase-Verordnung erschwert den Betrieb von Propan-Direktverdampfern. Stattdessen greifen andere Regeln, vor allem die Sicherheitsnorm DIN EN 378 für brennbare Kältemittel. Anlagenhersteller müssen Zündquellen kontrollieren und teils Lecksensoren einbauen.

Für Betreiber bedeutet das: weniger Bürokratie bei Kältemittel-Herkunft und Dichtheitsprüfung, aber striktere Anforderungen an die Anlagensicherheit. Die Installation bleibt weiterhin Fachbetrieben mit Kälte-Sachkunde vorbehalten. Anders als bei einer geschlossenen Monoblock-Wärmepumpe reicht ein reiner SHK-Betrieb hier nicht aus.

Wie groß ist der Marktanteil von Direktverdampfern in Deutschland?

Direktverdampfer bilden 2026 eine Nische innerhalb der ohnehin kleinen Gruppe erdgekoppelter Wärmepumpen. Der Bundesverband Wärmepumpe (BWP) meldet für 2025 einen Gesamtabsatz von 299.000 Heizungswärmepumpen, ein Plus von 55 Prozent gegenüber dem Vorjahr.

Luft-Wasser-Wärmepumpen stellen davon rund 95 Prozent. Erdreich- und Grundwasser-Wärmepumpen kommen zusammen auf etwa 5 Prozent, rund 16.000 Anlagen (BWP, 2026). Einen gesonderten Marktanteil für Direktverdampfer weist die Statistik nicht aus.

Historisch bot etwa Stiebel Eltron mit dem Set WPD eine Direktverdampfer-Lösung mit 75 Meter langen, nahtlosen Kupferrohren und 5,2 beziehungsweise 6,8 Kilowatt Heizleistung an. Aktuell adressieren vor allem Anbieter aus Österreich, etwa Heliotherm, diesen Markt. Die geringe Zahl verfügbarer Modelle und der begrenzte Installateur-Pool mit Kälteschein bremsen die Verbreitung in Deutschland zusätzlich.

Was kostet eine Direktverdampfer-Wärmepumpe, und gibt es Förderung?

Direktverdampfer-Anlagen kosten mehr als vergleichbare Sole-Wasser-Systeme. Der Grund liegt in der aufwendigeren Kältemittel-Installation und der Pflicht zum Kälte-Fachbetrieb. Belastbare, aktuelle Marktpreise für Deutschland liegen derzeit nicht in ausreichender Breite vor.

Förderfähig sind Direktverdampfer-Wärmepumpen wie andere effiziente Wärmepumpen über die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG). Seit dem 21.07.2026 gilt eine Grundförderung von 30 Prozent plus 16 Prozent Klimageschwindigkeitsbonus beim Austausch alter Öl-, Kohle-, Nachtspeicher- oder alter Gasheizungen. Ein Einkommensbonus von 10 bis 40 Prozent kommt bei niedrigem Haushaltseinkommen hinzu.

Die Kombinationsobergrenze liegt bei 70 Prozent der förderfähigen Kosten, bei 80 Prozent für Haushalte mit bis zu 40.000 Euro Jahreseinkommen. Der Förderhöchstbetrag für die erste Wohneinheit beträgt 28.000 Euro (KfW-Information für Multiplikatoren, Stand 21.07.2026). Details zu Voraussetzungen und Antragsweg zeigt der Beitrag zur BEG-Förderung für Wärmepumpen.

Für wen eignet sich eine Direktverdampfer-Wärmepumpe?

Direktverdampfer passen zu Grundstücken außerhalb von Wasserschutzgebieten mit ausreichend unbebauter Fläche. Der Erdreich-Kollektor benötigt in etwa so viel Gartenfläche wie die beheizte Wohnfläche im Gebäude. Das schließt viele innerstädtische Grundstücke praktisch aus.

Wer sich für die Technik interessiert, braucht drei Dinge: einen Kälte-Fachbetrieb mit Kälteschein, eine wasserrechtliche Prüfung und Geduld beim Genehmigungsverfahren. Für die meisten Einfamilienhaus-Projekte bleibt eine Sole-Wasser- oder Luft-Wasser-Wärmepumpe der pragmatischere Weg.

Häufige Fragen zur Direktverdampfer-Wärmepumpe

Ist eine Direktverdampfer-Wärmepumpe genehmigungsfrei? Nein. Sie unterliegt der Anzeige- oder Erlaubnispflicht nach dem Wasserhaushaltsgesetz, weil Kältemittel statt Sole im Erdreich zirkuliert.

Darf jeder SHK-Betrieb eine Direktverdampfer-Anlage installieren? Nein. Nötig ist ein zertifizierter Kälte-Fachbetrieb, weil an der Anlage Kältemittel gehandhabt wird.

Ist R290 gefährlicher als synthetische Kältemittel? Propan ist brennbar (Sicherheitsklasse A3) und erfordert bauliche Schutzmaßnahmen. Es ist dafür nicht wassergefährdend und fällt nicht unter die F-Gase-Verordnung.