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Hochtemperatur Wärmepumpe: Die optimale Lösung für Altbau & Prozesswärme
Die Energiewende in Deutschland steht vor einer entscheidenden Herausforderung: Wie lassen sich die 21 Millionen Bestandsgebäude mit veralteten Heizsystemen effizient und wirtschaftlich dekarbonisieren? Während Standard-Wärmepumpen bei Neubauten bereits erfolgreich etabliert sind, scheitern sie bei unsanierten Altbauten oft an den hohen Vorlauftemperaturen bestehender Heizsysteme. Hier kommen Hochtemperatur-Wärmepumpen ins Spiel – eine Technologie, die das Potenzial hat, die Wärmewende zu beschleunigen.
In diesem Beitrag erfahren Sie alles Wichtige über Hochtemperatur-Wärmepumpen - von der technischen Funktionsweise über konkrete Anwendungsszenarien bis hin zur aktuellen Förderlandschaft 2025. Wir beleuchten die Wirtschaftlichkeit, vergleichen verschiedene Systeme und geben praktische Empfehlungen für Ihre individuelle Situation. Darüber hinaus analysieren wir die neuesten Marktentwicklungen und zeigen auf, warum diese Technologie zu einem Schlüsselbaustein der deutschen Klimaziele wird.
Was sind Hochtemperatur-Wärmepumpen?
Hochtemperatur-Wärmepumpen sind spezielle Wärmepumpensysteme, die in der Lage sind, besonders hohe Vorlauftemperaturen von etwa 80 bis 150 °C zu erzeugen. Zum Vergleich: Konventionelle Wärmepumpen erreichen in der Regel nur bis zu ca. 55 °C. Durch diese höhere Temperaturleistung können Hochtemperatur-Wärmepumpen auch in Gebäuden mit älteren Heizsystemen, wie etwa klassischen Radiatoren, effizient eingesetzt werden – selbst dann, wenn das Gebäude noch nicht energetisch saniert wurde.
Die Technologie nutzt meist optimierte Kältemittel, mehrstufige Verdichtungsprozesse oder spezielle Kompressionsverfahren, um die hohen Temperaturen zu erreichen, ohne den Wirkungsgrad drastisch zu senken. Das macht sie besonders interessant für Altbauten, denkmalgeschützte Gebäude oder auch industrielle Prozesse, bei denen Wärme auf hohem Temperaturniveau benötigt wird.
Neben der verbesserten Flexibilität im Gebäudebestand tragen Hochtemperatur-Wärmepumpen auch zur Dekarbonisierung bei, da sie fossile Heizsysteme ersetzen und die Wärmeversorgung weitgehend mit erneuerbarer Energie – etwa aus der Umgebungsluft, dem Erdreich oder Abwärmequellen – sicherstellen können.
Technische Grundlagen und Funktionsweise
Definition und Temperaturklassifikation
Hochtemperatur-Wärmepumpen definieren sich über ihre dauerhafte Bereitstellung von Vorlauftemperaturen ≥80°C. Die kritische Effizienzgrenze liegt bei 55°C Vorlauftemperatur, ab der Standard-Systeme mehr als 2,5% Mehrverbrauch pro zusätzlichem Grad Celsius aufweisen.
Die präzise Temperaturklassifikation unterteilt sich in:
- Standard-Wärmepumpen: 30-55°C
- Mitteltemperatur-Systeme: 55-65°C
- Hochtemperatur-Wärmepumpen Wohnbereich: 80-90°C
- Industrielle Hochtemperatur-Systeme: bis 120°C
- CO2-basierte Systeme: bis 150°C (transkritischer Betrieb)
Leistungsbereiche und Effizienz
Die thermischen Leistungsbereiche variieren erheblich nach Anwendungssektor:
- Einfamilienhäuser: 8-15 kW
- Mehrfamilienhäuser: 20-80 kW
- Gewerbliche Anwendungen: 50-100 kW
- Industrielle Großanlagen: über 45 MW
Die Jahresarbeitszahl (JAZ) von Hochtemperatur-Wärmepumpen erreicht typischerweise 2,0-2,5 gegenüber 4,0-5,5 bei Standard-Systemen. Trotz der geringeren Effizienz ermöglicht dies eine Stromkostenreduzierung von 40-60% gegenüber konventionellen Elektroheizungen.
Kältemitteltechnologien: CO2 und natürliche Alternativen
Bei Hochtemperatur-Wärmepumpen spielt die Wahl des richtigen Kältemittels eine zentrale Rolle. Neben technischen Anforderungen wie hohen Drücken und thermischer Stabilität sind auch Umweltaspekte entscheidend. Vor allem natürliche Kältemittel wie CO₂ oder Propan gewinnen zunehmend an Bedeutung, da sie niedrige Treibhauspotenziale (GWP) aufweisen und keine schädliche Wirkung auf die Ozonschicht haben.
CO2 (R744) - Der Hochtemperatur-Champion
CO₂ hat sich als eines der führenden Kältemittel für Hochtemperaturanwendungen etabliert. Mit einem Global Warming Potential (GWP) von nur 1 und 0 % Ozone Depletion Potential erfüllt es höchste Umweltstandards. Aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften können mit CO₂ Vorlauftemperaturen von über 100 °C erreicht werden, was es ideal für industrielle Prozesse, Fernwärmenetze und den Einsatz in unsanierten Altbauten macht.
Allerdings erfordert CO₂-Betrieb sehr hohe Systemdrücke von 100–140 bar – deutlich höher als bei herkömmlichen Wärmepumpen. Auch die volumetrische Kälteleistung ist mit etwa 23.000 kJ/m³ relativ hoch, was kompakte Anlagendesigns ermöglicht. Diese Kombination aus Effizienz, Umweltverträglichkeit und Temperaturleistung macht CO₂ zum „Hochtemperatur-Champion“.
R290 (Propan) für den Wohnbereich
R290 (Propan) gilt als besonders geeignet für Wohngebäude. Mit einem GWP von nur 3 und sehr guten thermodynamischen Eigenschaften können bei Außentemperaturen von -15 °C noch Vorlauftemperaturen bis 75 °C erreicht werden. Das ermöglicht den Einsatz auch in Bestandsbauten mit Heizkörpern, bei gleichzeitig hohen Effizienzwerten – SCOP-Werte von bis zu 5,7 sind möglich.
Die größte Einschränkung liegt in der Sicherheitsklasse A3, die R290 als brennbares Kältemittel kennzeichnet. Aus diesem Grund ist die zulässige Füllmenge in Einfamilienhäusern auf unter 500 g begrenzt, was bei der Auslegung und Platzierung der Anlage berücksichtigt werden muss.
Zweikreis-Hochtemperatur-Systeme
Zweikreis-Systeme nutzen zwei hintereinander geschaltete Kältemittelkreisläufe, um besonders hohe Vorlauftemperaturen zu erzielen. Im ersten Kreislauf wird ein Temperaturniveau von etwa 40 °C erzeugt, das als Wärmequelle für den zweiten Kreislauf dient. Dieser wiederum erzeugt die End-Vorlauftemperatur von 80–100 °C.
Diese Bauweise erlaubt eine flexible Kombination verschiedener Kältemittel und verbessert den Gesamtwirkungsgrad bei hohen Temperaturen. Allerdings sind dafür im zweiten Kreislauf ebenfalls sehr hohe Drücke bis zu 140 bar nötig, während Standard-Wärmepumpen meist nur mit 30–40 bar arbeiten. Zweikreis-Systeme finden vor allem in industriellen Anwendungen und bei der Modernisierung von Fernwärmenetzen Anwendung.
Anwendungsbereiche und Temperaturanforderungen
Altbau-Sanierung ohne Heizkörpertausch
Der wichtigste Wachstumsmarkt liegt in der privaten Altbau-Sanierung. Hochtemperatur-Wärmepumpen ermöglichen durch 70-80°C Vorlauftemperatur den direkten Ersatz bestehender Heizkessel ohne Heizkörpertausch. Bei 45.000 kWh/Jahr Heizlast in unsanierten Altbauten erreichen diese Systeme dennoch JAZ-Werte um 2,0.
Industrielle Prozesswärme
Industrielle Hochtemperatur-Anwendungen umfassen:
- Lebensmittelverarbeitung: Pasteurisierung bei 80-120°C
- Chemie/Pharma: Destillation bis 200°C
- Papierindustrie: Dampferzeugung bei 130°C, 2,2 bar
- Prozesswärme-Bedarf: über 100 TWh in Deutschland
Gewerbliche Sektoren
Hotels benötigen 60-90°C für Warmwasserbereitung, während Bürogebäude bis 70°C für Heizung und Kühlung erfordern. Schwimmbäder nutzen die Systeme für Beckenwasser-Erwärmung und hygienische Warmwasserbereitung mit Legionellenschutz.
Marktführer und Produktlandschaft 2025
Deutsche und europäische Hersteller
Im deutschen Markt für Hochtemperatur-Wärmepumpen nimmt Viessmann eine führende Position ein. Besonders hervorzuheben sind die Modelle VITOCAL 350-HT PRO – eine Großwärmepumpe für industrielle Anwendungen mit Vorlauftemperaturen bis 90 °C – und die VITOCAL 250-A, die mit dem natürlichen Kältemittel R290 (Propan) arbeitet. Letztere erreicht Vorlauftemperaturen bis 70 °C bei einer Heizleistung von 7,4 bis 18,5 kW. Preislich liegt das Grundgerät im Bereich von rund 15.000 Euro, ohne Installation und Zusatzkomponenten.
Bosch Thermotechnik, Europas größter Wärmepumpenhersteller, bietet mit der Compress 6800i AW ein leistungsstarkes Modell für den Wohnbereich, das bei Verwendung von R290 Vorlauftemperaturen bis 75 °C erreicht. Die Heizleistung liegt zwischen 3,9 und 11,5 kW. Für das vierte Quartal 2025 ist mit der Compress 8800i AW ein weiteres Modell angekündigt, das selbst bei -10 °C Außentemperatur noch Vorlauftemperaturen von 70 °C bereitstellen soll. Diese Entwicklung unterstreicht den Trend zu hochtemperaturfähigen Geräten im Wohnbereich, die auch bei sehr kalten Bedingungen effizient arbeiten.
Marktentwicklung Deutschland
Der deutsche Wärmepumpenmarkt verzeichnete im Jahr 2024 einen deutlichen Rückgang: Mit 193.000 verkauften Geräten lag der Absatz um 46 % unter dem Niveau von 2023. Trotz dieses Rückgangs dominieren Luft-Wasser-Wärmepumpen weiterhin den Markt mit einem Anteil von 87 %. Innerhalb dieser Kategorie stellen Monoblock-Geräte den größten Teil – 147.000 Einheiten wurden installiert.
Für die kommenden Jahre erwarten Branchenanalysten jedoch eine deutliche Erholung:
- 2025: Prognose 257.000 verkaufte Geräte (+33 % gegenüber 2024)
- 2026: Prognose 348.000 Geräte (+35 % gegenüber 2025)
Langfristig verfolgt die Bundesregierung das Ziel, bis 2030 zwischen 5 und 6 Millionen Wärmepumpen im Bestand zu haben. Dies würde eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung des Wärmesektors spielen und den Ersatz fossiler Heizsysteme im Bestand beschleunigen.
Kostenübersicht und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
Die Gesamtkosten einer Wärmepumpe setzten sich aus Anschaffungs-, und Installationskosten, sowie den laufenden Kosten für den Betrieb zusammen. Durch staatliche Förderungen können Sie an dieser Stelle von starker finanzieller Unterstützung profitieren.
Betriebskosten und Amortisation
Jährliche Betriebskosten von €2.540-€2.640 (20.000 kWh Wärmebedarf, JAZ 2,5) übertreffen Gasheizungen (€1.980) um €560, liegen aber 38% unter Ölheizungskosten (€2.200).
Lifecycle-Kosten über 20 Jahre:
- Hochtemperatur-Wärmepumpe (50% Förderung): €74.300
- Gasheizung: €66.520
- Ölheizung: €88.400
Förderung und Finanzierung 2025
Deutsche KfW-Förderung 2025 bietet kombinierbare Boni:
Amortisationszeiten reduzieren sich bei 70% KfW-Förderung auf 4-6 Jahre gegenüber Gasheizungen und 3-5 Jahre gegenüber Ölsystemen.
Systemvergleich: Vor- und Nachteile
Vergleich mit fossilen Heizsystemen
Gegenüber Gasheizungen:
- Vorteile: 90% weniger CO₂-Emissionen (100g vs. 250g CO₂/kWh), Unabhängigkeit von Gaspreisschwankungen
- Nachteile: Höhere Anschaffungskosten (€25.000-€40.000 vs. €8.000-€15.000)
- Einsparungen: €200-300 jährlich nach Förderung
Gegenüber Fernwärme:
- Betriebskosten: €2.600/Jahr vs. €2.800/Jahr (Fernwärme)
- Anschaffung: €25.000 vs. €5.000-€15.000 (Hausanschluss)
- Jährliche Einsparung: €1.550 bei höherer Anfangsinvestition
Installation und technische Anforderungen
Installationsvoraussetzungen
Damit eine Hochtemperatur-Wärmepumpe optimal betrieben werden kann, müssen bestimmte technische und bauliche Voraussetzungen erfüllt sein:
- Stromanschluss: Für Anlagen mit einer Heizleistung über 12 kW ist in der Regel ein 400 V Drehstromanschluss erforderlich. Dieser muss von einem qualifizierten Elektriker vorbereitet oder angepasst werden, um einen sicheren und störungsfreien Betrieb zu gewährleisten.
- Pufferspeicher: Um Takten zu vermeiden und die Effizienz zu steigern, wird ein Pufferspeicher mit einem Volumen von 20–30 Litern pro kW Heizleistung empfohlen. Bei einer 15-kW-Anlage entspricht dies z. B. einem Speicher von 300–450 Litern.
- Aufstellfläche: Für Luft-Wasser-Wärmepumpen sollte eine freie Aufstellfläche von 2–3 m² eingeplant werden. Dabei ist auf eine gute Luftzirkulation zu achten, um den Wirkungsgrad nicht zu beeinträchtigen.
- Schallschutz: Um die gesetzlichen Lärmgrenzwerte einzuhalten, muss ein Mindestabstand von 3 Metern zu angrenzenden Grundstücken eingehalten werden. Die typischen Grenzwerte liegen bei 45 dB(A) tagsüber und 35 dB(A) nachts. Gegebenenfalls sind zusätzliche Schallschutzmaßnahmen wie Lärmschutzhauben oder -wände erforderlich, insbesondere in dicht bebauten Wohngebieten.
Wartung und Lebensdauer
Regelmäßige Wartungen und eine Pflege der Anlage verlängern die Lebensdauer, ermöglichen es Probleme frühzeitig zu identifizieren und einen effizienten Betrieb zu gewährleisten.
Genehmigungen
- Genehmigungsfrei: Luft-Wasser-Anlagen bis 100kW thermische Leistung
- Genehmigungspflichtig: Erdwärmesonden ab 100m Tiefe, Grundwasser-Systeme
Regulatorische Rahmenbedingungen
Gebäudeenergiegesetz (GEG) 2024
Das Gebäudeenergiegesetz (GEG) regelt die energetischen Mindestanforderungen für Gebäude in Deutschland und spielt eine zentrale Rolle bei der Wärmewende. Mit der 65 %-Erneuerbare-Energien-Regel wird festgelegt, dass neue Heizungen künftig mindestens zu 65 % mit erneuerbaren Energien betrieben werden müssen. Dies fördert den Einsatz von Wärmepumpen und anderen klimafreundlichen Technologien.
Umsetzungsschritte:
- Neubauten: verpflichtend ab 1. Januar 2024
- Bestehende Gebäude in Großstädten: spätestens bis 30. Juni 2026
- Bestehende Gebäude in kleineren Gemeinden: spätestens bis 30. Juni 2028
Das GEG schafft damit klare zeitliche Vorgaben und gibt Kommunen sowie Eigentümern Planungssicherheit.
EU F-Gas-Verordnung (EU) 2024/573
Die neue F-Gas-Verordnung der EU zielt darauf ab, den Einsatz fluorierter Treibhausgase mit hohem Treibhauspotenzial (GWP) schrittweise stark zu reduzieren. Diese Kältemittel tragen erheblich zur globalen Erwärmung bei, wenn sie in die Atmosphäre gelangen. Die Verordnung beschleunigt den Umstieg auf natürliche oder besonders klimafreundliche Kältemittel wie R290 (Propan) oder CO₂.
Kernpunkte des Phase-Out-Plans:
- Ab 2025: Reduktion der zulässigen F-Gas-Mengen auf 50 % des Niveaus von 2023
- Ab 2027: Reduktion auf 26 % des 2023er Niveaus (entspricht einer Senkung um 74 %)
- Ab 2032: Wartungsverbot für Anlagen, die Kältemittel mit einem GWP > 750 enthalten
Diese Regelungen erhöhen den Druck auf Hersteller und Betreiber, frühzeitig auf nachhaltige Kältemitteltechnologien umzusteigen.
Zukunftstrends und Marktentwicklung
Technologische Entwicklungen
Die Wärmepumpentechnologie der Zukunft wird zunehmend von natürlichen Kältemitteln geprägt. Im Wohnbereich setzen sich vor allem R290-Systeme (Propan) durch, die hohe Effizienz mit niedrigen GWP-Werten verbinden. Für industrielle Anwendungen mit Leistungen über 500 kW etabliert sich CO₂-Technologie (R744) als Standard, insbesondere in Fernwärmenetzen und Prozesswärmebereitstellung.
Darüber hinaus gewinnen elektrokalorische Wärmepumpen an Aufmerksamkeit. Diese arbeiten ohne herkömmliche Kältemittel und versprechen hohe Effizienz bei kompakter Bauweise. Ergänzend ermöglichen KI-gestützte Steuerungen eine bedarfsgerechte Optimierung von Betriebszeiten, Lastmanagement und Wartungsintervallen – was sowohl die Betriebskosten senkt als auch die Lebensdauer der Anlagen erhöht.
Marktherausforderungen 2024/2025
Der Markt steht aktuell vor mehreren strukturellen und politischen Herausforderungen:
- Politische Unsicherheit durch Debatten rund um das Gebäudeenergiegesetz und wechselnde Förderbedingungen
- Fachkräftemangel im Bereich Installation, Inbetriebnahme und Wartung, der den Hochlauf bremst
- Verzögerungen in der kommunalen Wärmeplanung, die Investitionsentscheidungen erschweren
Lösungsansätze zielen auf Hybridheizsysteme (Kombination mit Gas- oder Biomassekesseln), vereinfachte Installationskonzepte sowie Miet- und Contracting-Modelle, um die Einstiegshürde für Endkunden zu senken.
Globaler Marktausblick
Der weltweite Markt für Hochtemperatur-Wärmepumpen wächst stark: Von 1,5 Milliarden USD im Jahr 2024 wird ein Anstieg auf 5,4 Milliarden USD bis 2033 erwartet – dies entspricht einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 15,8 %.
Deutschland plant bis 2030 die Installation von 5–6 Millionen Wärmepumpen, um die Klimaziele zu erreichen. Für eine vollständige Klimaneutralität im Gebäudesektor wären jedoch rund 16 Millionen Systeme notwendig.
Empfehlungen für verschiedene Anwendungsszenarien
Einfamilienhaus-Altbau
Empfehlung: Hochtemperatur-Wärmepumpe mit R290-Kältemittel, 8-12 kW Leistung
- Vorlauftemperatur: 70-80°C für bestehende Heizkörper
- Investition: €25.000-€35.000 (vor Förderung)
- Förderung: Bis €21.000 bei KfW-Maximalförderung
- Amortisation: 4-6 Jahre
Mehrfamilienhaus
Empfehlung: CO2-basierte Hochtemperatur-Wärmepumpe, 30-60 kW
- Vorlauftemperatur: 80-90°C
- Besonderheit: Legionellenschutz durch hohe Temperaturen
- Investition: €60.000-€100.000
- Betrieb: Zentrale Wartung, professionelle Betreuung
Industrielle Anwendung
Empfehlung: Maßgeschneiderte CO2-Systeme >100 kW
- Vorlauftemperatur: 100-150°C je nach Prozess
- Integration: In bestehende Prozesswärme-Systeme
- ROI: 2-4 Jahre durch Energiekosteneinsparung
Fazit und Handlungsempfehlung
Hochtemperatur-Wärmepumpen etablieren sich als unverzichtbare Technologie für die Dekarbonisierung des Wärmemarktes. Mit JAZ-Werten von 2,0-2,5 und Förderungen bis 70% schaffen sie wirtschaftliche Attraktivität bei Amortisationszeiten von 4-6 Jahren.
Gerade in Altbau lohnen sie sich, da effiziente Leistungen ohne aufwändigen Heizkörpertausch erbracht werden können. Dank einer CO₂-Reduktion von etwa 90% gegenüber fossilen Systemen und der Unabhängigkeit von Gas und Öl und deren unbeständigen Preisen, handelt es sich um eine zukunftssichere Technologie, die allen gesetzlichen Anforderungen entspricht.
Informieren Sie sich zeitnah über die aktuellen KfW-Förderungen, die derzeit an ihrem Höhepunkt sind und lassen Sie sich von zertifizierten Energieeffizienz-Experten objektspezifisch Beraten.
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