Wärmepumpen im Winter: Wie effizient sind sie wirklich?

Wie effizient ist eine Wärmepumpe im Winter?

Der COP einer Luft-Wasser-Wärmepumpe liegt im Winter meist zwischen 2,5 und 4,1, je nach Außen- und Vorlauftemperatur. Der Labor-COP wird nach der Prüfnorm EN 14511 gemessen. Die Notation A7/W35 steht für 7 Grad Celsius Außenluft und 35 Grad Celsius Vorlauftemperatur. Je kälter die Luft und je höher der Vorlauf, desto niedriger fällt der COP aus.

Die folgende Tabelle verbindet Labor-Kennwerte mit realen Feldmessungen. Sie zeigt die wichtigsten Effizienz-Kenngrößen für Wärmepumpen im Winter auf einen Blick.

Kurz zusammengefasst: Im Labor sinkt der COP mit fallender Außentemperatur deutlich. In der Praxis bleibt die Jahres-Effizienz trotzdem stabil. Grund ist die Jahresarbeitszahl. Sie mittelt milde Herbsttage und kalte Frosttage zu einem Jahreswert.

Warum sinkt der COP bei fallenden Außentemperaturen?

Der COP sinkt, weil der Verdichter bei Kälte einen größeren Temperaturhub leisten muss. Eine Wärmepumpe hebt Wärme von einem niedrigen auf ein höheres Temperaturniveau. Bei plus 7 Grad Außenluft und 35 Grad Vorlauf beträgt dieser Hub 28 Kelvin. Bei minus 7 Grad wächst er auf 42 Kelvin. Der Verdichter braucht für den größeren Hub mehr mechanische Arbeit pro erzeugter Kilowattstunde Wärme. Das begrenzt den COP nach dem thermodynamischen Carnot-Prinzip. Eine niedrigere Vorlauftemperatur verkleinert den Hub und verbessert den COP bei gleicher Außentemperatur.

Dieser Zusammenhang erklärt auch den Unterschied zwischen Wärmepumpen-Typen. Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Außenluft. Ihre Wärmequelle schwankt stark über das Jahr. Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen nutzen Erdreich oder Grundwasser. Beide bleiben ganzjährig nahezu konstant bei 8 bis 12 Grad Celsius. Deshalb schwankt ihr COP im Winter kaum.

Bis zu welcher Temperatur funktionieren Wärmepumpen noch?

Der Bivalenzpunkt liegt bei Luft-Wasser-Wärmepumpen meist zwischen minus 3 und minus 7 Grad Celsius. Das legt die VDI-Richtlinie 4645 (Ausgabe 2023-04) für die Planung fest. Unterhalb dieser Temperatur reicht die Wärmepumpen-Leistung allein nicht mehr für die volle Heizlast. Ein elektrischer Heizstab schaltet automatisch zu. Die Wärmepumpe selbst läuft dabei einfach weiter. Das nennt sich bivalent-paralleler Betrieb.

Wichtig für die Praxis: Temperaturen unter minus 5 Grad Celsius sind selten. Sie treten in Deutschland im Mittel nur an 4 bis 5 Tagen pro Jahr auf. Der Heizstab springt entsprechend selten ein. Das zeigen auch die Fraunhofer-ISE-Feldmessungen: Der Heizstab übernahm bei Luft-Wasser-Wärmepumpen im Schnitt nur 1,3 Prozent der elektrischen Arbeit. Bei erdgekoppelten Anlagen lag der Anteil nahe 0 Prozent. Diese Werte stammen aus einer vergleichsweise milden Messperiode und können in besonders kalten Wintern höher liegen. Mehr zur Auslegung liefert der Beitrag zur bivalenten Wärmepumpe.

Herstellerangaben zur minimalen Betriebstemperatur eines Verdichters unterscheiden sich stark je Modell. Ein Blick ins jeweilige Datenblatt lohnt sich vor dem Kauf.

Wie effizient sind Wärmepumpen laut Feldstudien wirklich?

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hat 77 Wärmepumpen vier Jahre lang unter realen Bedingungen vermessen. Die Ergebnisse erschienen am 14. November 2025. Luft-Wasser-Wärmepumpen erreichten im Mittel eine Jahresarbeitszahl von 3,4. Das schwächste Gerät kam auf 2,6, das stärkste auf 4,9. Erdgekoppelte Anlagen erzielten im Schnitt 4,3, mit einer Spanne von 3,6 bis 5,4. Beide Werte liegen über der Vorgängerstudie „WPsmart im Bestand" aus 2019.

Danny Günther, Teamleiter „Wärmepumpen und Transformation Gebäudebestand" am Fraunhofer ISE, fasst das Ergebnis so zusammen: „Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass Wärmepumpen auch in älteren Gebäuden effizient betrieben werden können und dass sie klimaschonend heizen, ohne dass die Gebäude auf Neubaustandard saniert werden müssen." Eine Korrelation zwischen Baujahr und Effizienz ließ sich in der Studie nicht nachweisen.

Auch die Klimabilanz überzeugt im Winterbetrieb. Auf Basis des deutschen Strommix 2024 emittierten die untersuchten Wärmepumpen 64 Prozent weniger CO2 als vergleichbare Gasheizungen. Der Stromverbrauch steigt an kalten Tagen zwar an. Über das ganze Jahr gerechnet bleibt die Wärmepumpe trotzdem deutlich günstiger im CO2-Fußabdruck.

Welche Wärmepumpen-Art ist im Winter am effizientesten?

Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen bleiben im Winter effizienter als Luft-Wasser-Wärmepumpen. Der Grund liegt in der Wärmequelle. Erdreich und Grundwasser halten ganzjährig eine Temperatur von 8 bis 12 Grad Celsius. Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen dagegen die stark schwankende Außenluft. Deshalb sinkt ihr COP im Winter stärker als bei erdgekoppelten Systemen.

Drei Wärmepumpen-Typen kommen in Deutschland vor: Luft-Wasser-Wärmepumpen mit Außenluft als Quelle, Sole-Wasser-Wärmepumpen mit Erdsonden und Wasser-Wasser-Wärmepumpen mit Grundwasser als Quelle. Luft-Wasser-Anlagen sind am günstigsten und am schnellsten installiert. Erdgekoppelte Systeme kosten mehr, liefern dafür eine stabilere Winter-Effizienz.

Moderne Luft-Wasser-Geräte mit dem natürlichen Kältemittel Propan (R290) erreichen zudem hohe Vorlauftemperaturen. Ein Beispiel ist die Samsung EHS Mono R290: Das kleinste Modell erzielt laut Hersteller-Datenblatt einen COP von bis zu 5,10 bei 35 Grad Vorlauf; unabhängig davon liefert die Baureihe laut Datenblatt bis zu 75 Grad Celsius Vorlauftemperatur. Das macht sie auch für unsanierte Altbauten mit klassischen Heizkörpern nutzbar. Propan hat außerdem einen Siedepunkt von minus 42 Grad Celsius. Das Kältemittel verdampft damit auch bei sehr tiefen Außentemperaturen zuverlässig.

Wie gehen Wärmepumpen mit Vereisung und Abtauzyklen um?

Luft-Wasser-Wärmepumpen tauen ihren Verdampfer im Winter automatisch und mehrmals täglich ab. Am häufigsten vereist der Verdampfer bei Temperaturen zwischen minus 5 und plus 5 Grad Celsius. In diesem Bereich enthält die Luft noch viel Feuchtigkeit. Diese gefriert am kalten Verdampfer zu Reif oder Eis. Ein Abtauzyklus dauert meist 5 bis 15 Minuten. Die Wärmepumpe kehrt dafür kurz den Kältemittelkreislauf um. Rund 80 Prozent der Anlagen nutzen dieses Verfahren, den Rest deckt eine separate Heißgas-Abtauung ab.

Vereisung ist bei Frost normal und mindert die Leistung kaum. Erst eine starke, dauerhafte Eisschicht senkt den COP spürbar, laut Praxiswerten um rund 25 Prozent. Ausführliche Hintergründe zu Häufigkeit, Dauer und Kondensat-Mengen liefert der Beitrag zum Abtauen einer Wärmepumpe. Vereist eine Außeneinheit dagegen bei deutlichen Plusgraden oder im Sommer, ist das ein Warnsignal. Häufige Ursachen sind Kältemittelmangel oder ein defekter Sensor.

Wie schützt man die Außeneinheit im Winter vor Schnee und Frost?

Die Außeneinheit einer Luft-Wärmepumpe braucht auch im Winter freien Luftein- und -austritt. Schnee und Eis am Gitter senken sonst die Leistung. Ein Bodenabstand von rund 50 Zentimetern erleichtert das Freihalten von Schnee und Laub. Zusätzlich empfiehlt sich ein Mindestabstand von 30 Zentimetern zur Hauswand. Stellen Sie das Gerät nicht dort auf, wo sich Schneeverwehungen stauen, etwa unter Dachkanten ohne Schneefang.

Der Kondensatablauf muss frostfrei verlegt sein. Fachbetriebe führen das Schmelzwasser über eine Leitung mit Gefälle in eine Kiesschicht oder einen Siphon ab. Ohne diese Vorkehrung drohen Eisbildung und Rutschgefahr rund um die Außeneinheit.

Häufig gestellte Fragen

Funktioniert eine Luft-Wärmepumpe bei minus 15 Grad noch zuverlässig?

Ja, eine intakte Luft-Wasser-Wärmepumpe liefert auch bei minus 15 Grad Celsius Wärme. Unterhalb des Bivalenzpunkts von minus 3 bis minus 7 Grad unterstützt zusätzlich ein Heizstab die Restlast. Die Wärmepumpe selbst bleibt dabei durchgehend in Betrieb. Frosttage unter minus 5 Grad sind in Deutschland mit 4 bis 5 Tagen pro Jahr ohnehin selten.

Bis zu welcher Außentemperatur arbeiten Wärmepumpen noch?

Die Prüfnorm EN 14511 deckt Betriebspunkte bis minus 7 Grad Celsius ab. Unterhalb des Bivalenzpunkts von minus 3 bis minus 7 Grad übernimmt ein Heizstab die zusätzlich benötigte Leistung. Die Wärmepumpe selbst schaltet dabei nicht ab, sie läuft im bivalent-parallelen Betrieb einfach weiter.

Braucht meine Wärmepumpe im Winter zwingend einen Heizstab?

Die meisten Luft-Wasser-Wärmepumpen besitzen einen integrierten elektrischen Heizstab für Frosttage unterhalb des Bivalenzpunkts. Laut Fraunhofer-ISE-Feldmessung übernimmt er im Schnitt aber nur 1,3 Prozent der jährlichen elektrischen Arbeit. Er ist eine seltene Reserve, kein dauerhafter Zusatzheizer.

Steigt der Stromverbrauch der Wärmepumpe bei Frost stark an?

An einzelnen kalten Tagen steigt der Stromverbrauch spürbar, weil der COP sinkt. Über die gesamte Heizsaison gemittelt bleibt der Effekt begrenzt. Die reale Jahresarbeitszahl von 3,4 für Luft-Wasser-Wärmepumpen berücksichtigt bereits alle Frosttage, Abtauzyklen und Warmphasen.

Warum sinkt der Wirkungsgrad der Wärmepumpe im Winter?

Der Wirkungsgrad sinkt, weil der Verdichter bei tiefen Außentemperaturen einen größeren Temperaturhub zwischen Wärmequelle und Vorlauf überwinden muss. Das kostet mehr Verdichterarbeit pro Kilowattstunde Wärme. Physikalisch begrenzt das Carnot-Prinzip den maximal möglichen COP bei diesem größeren Hub.

Was tun, wenn die Außeneinheit im Winter komplett unter Schnee liegt?

Räumen Sie Lufteintritt und -austritt der Außeneinheit frei, sobald das gefahrlos möglich ist. Ein Bodenabstand von rund 50 Zentimetern und ein schneesicherer Aufstellort verhindern dieses Problem meist von vornherein. Bei dauerhaft blockiertem Luftstrom sinkt die Heizleistung merklich.