Aufs Optimum ausgerichtet: Wie funktioniert eine Inverter-Wärmepumpe?

Arbeitet so, wie es zu deinen Gewohnheiten passt: Die Inverter-Wärmepumpe optimiert die Leistung ihres Verdichters gemäß deinen Heizanforderungen. Dies geschieht durch den namensgebenden Inverter, hinter dem sich ein Frequenzumrichter verbirgt, der zugleich als Hauptregler im System fungiert. 

Der Clou im Spiel: Der Inverter reguliert die Drehzahl eines Kompressormotors so, dass nur die für einen bestimmten Zeitpunkt benötigte Energiemenge verbraucht wird.

Um das Ganze noch besser zu verstehen, lohnt sich die kurze Erklärung des exakten Ablaufs …

Zoomen wir näher in den Prozess: 

1. Die Regelung der Leistung beim invertergesteuerten Verdichter beginnt mit einem Gleichrichter, der den Wechselstrom (AC) aus dem Stromnetz in Gleichstrom (DC) umwandelt. Die Standardnetzspannung beträgt hierbei in der Regel 50 Hz.

2. Dieser Gleichstrom wird dann durch den nachgeschalteten Wechselrichter wieder in Wechselstrom umgewandelt, dessen Frequenz zwischen 30 und 90 Hz variiert. Diesen neuen Wechselstromfrequenz kannst du je nach Bedarf einstellen.

3. Anpassungsfähig hoch zehn: Der invertergesteuerte Kompressor passt bei einem erhöhten oder verringerten Heiz- oder Kühlbedarf seine Drehzahl entsprechend an. Hinzu kommt die Arbeit mit Kältemittel.Die flexible elektronische Schaltung ermöglicht darüber hinaus eine präzise Leistungsregelung der Wärmepumpe entsprechend den Erfordernissen. Stimmt – ganz automatisch.

Prinzipiell lässt sich jede Art von Wärmepumpe mit einem Inverter betreiben – ganz gleich, ob es sich dabei um eine Luft-Luft-, Luft-Wasser-, Wasser-Wasser- oder Erdwärmepumpe handelt. Die typische Luft-Wasser-Wärmepumpe (oft unpräzise einfach Luftwärmepumpen genannt) prädestiniert sich auf jeden Fall dafür.

Der Trend ist glasklar: Die Integration der Inverter-Technologie hat in den letzten Jahren generell stark zugenommen. Das verwundert kaum, führt sie doch zu einer gesteigerten Energieeffizienz in Kombination mit einem höheren Wohnkomfort. Im Ergebnis greifen heutzutage fast alle modernen Systeme auf die Technik zurück.

Beeindruckend wandlungsfähig: Im Gegensatz zu herkömmlichen Wärmepumpen, die oft nur zwei Betriebszustände haben – ein- oder ausgeschaltet – ermöglicht ein Inverter-gesteuertes Gerät eine stufenlose Leistungsregelung des Kompressors. Großer Bonus: Alles bleibt wunderbar im Fluss.

Dank ihrer stufenlosen Regelung kann die Inverter-Wärmepumpe ihre Leistung kontinuierlich anpassen und aufrechterhalten. Keine Berg- und Talfahrt. Das bedeutet, dass sie weniger Energie verbraucht. Im Ergebnis zeigt sich eine effizientere Nutzung der Wärmeenergie und niedrigere Betriebskosten im Vergleich zu nicht-inverter-gesteuerten Geräten.

Inverter-Wärmepumpen sind oft leiser und bieten eine präzisere Temperaturregelung, da sie in der Lage sind, sich besser an Veränderungen in der Außen- und Innentemperatur anzupassen. Sie sind besonders effektiv in Gebieten mit großen Temperaturschwankungen, da sie eine konstante Temperatur im Innenbereich aufrechterhalten können, ohne ständig ihren Betrieb zu starten und wieder zu stoppen.

Auch das müssen wir kurz klären. Unter der Hysterese bzw. Schalthysterese bei einer Wärmepumpe wird der Unterschied zwischen dem Einschalt- und Ausschaltpunkt des Heiz- oder Kühlprozesses verstanden. Stell dir vor, deine Wärmepumpe ist so eingestellt, dass sie sich einschaltet, wenn die Raumtemperatur auf 20 °C fällt, und sich ausschaltet, sobald sie 22 °C erreicht. Die Hysterese wäre in diesem Fall die Differenz zwischen dem Einschalten bei 20°C und dem Ausschalten bei 22°C.

Eine Verzögerung sorgt dafür, dass die Wärmepumpe nicht ständig zwischen Heizen und Kühlen hin- und herwechselt. Warum das so ist? Ganz einfach: Eine zu große Hysterese kann zu Temperaturschwankungen im Raum führen, während eine zu kleine Hysterese die Wärmepumpe häufiger einschalten lässt, was ihren Energieverbrauch erhöht. Und genau das möchte die Inverter-Technik ja vermeiden.

Zunächst müssen wir auch diesen Begriff definieren, damit du weißt, wovon wir überhaupt reden: Ein Pufferspeicher fungiert als effektiver Verbündeter der Wärmepumpe, indem er überschüssige Wärme aufnimmt, um sie zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen. Dadurch trennt er geschickt die Wärmepumpe vom Heizsystem. Das ist insbesondere bei kaum regelbaren Wärmepumpen von Vorteil.

Bei einer Inverter-Wärmepumpe erübrigt sich allzu oft die Notwendigkeit eines Pufferspeichers. Ihre anpassungsfähige Betriebsweise gewährleistet stets die passende Wärmemenge, wodurch ein zusätzlicher Speicher oft überflüssig wird. 

Das gilt jedoch keineswegs immer …

Die Kombination einer Inverter-Wärmepumpe mit einem Pufferspeicher ist in einigen bestimmten Fällen absolut sinnvoll: Dabei agiert der Speicher als Vermittler zwischen den verschiedenen Wärmeerzeugern, beispielsweise einer Kombination aus Wärmepumpe mit einer Photovoltaik-Anlage. 

Zudem überbrückt der Speicher eventuelle Sperrzeiten seitens des Stromanbieters und ermöglicht die Nutzung günstiger Nachtstromtarife. Ein tolles Beispiel hierfür ist der Tarif Dynamic Pulse* von 1KOMMA5°. Dieses am deutschen Markt einmalige Angebot inklusive Strompreisbremse bringt dir vom ersten Tag an eine finanzielle Entlastung, die sich rechnet – bei nur 0,15 € je kWh.

Wie bei jedem System gilt auch hier das Abwägen im Einzelfall: Ist die Investition für dich persönlich sinnvoll oder nicht – das kannst du nur durch Faktenwissen entscheiden. Klar, im Fokus steht die Regelbarkeit. Deren Nutzen ist unter Experten unbestritten. Doch es gibt noch mehr Punkte, die du auf dem Schirm haben solltest …

Der Vergleich zeigt’s: Spielen wir einige Möglichkeiten durch, wird die gänzlich verschiedene Arbeits- und Wirkweise der Gerätetypen noch greifbarer.

Unsere Annahme: Wir gehen beispielhaft von einem typischen Eigenheim aus, in welchem die Grundheizlast 10 kW beträgt, sobald die Außentemperatur von -12 °C erreicht ist. Liegt die Außentemperatur bei +10 °C, entspricht dies hingegen einer Heizlast von etwa 3,125 kW für das Haus.

Variante 1: On-Off-Wärmepumpe mit Pufferspeicher (keine Inverter-Technik)

Je nach Größe des Pufferspeichers kann die Wärmepumpe hier längere Zeit kontinuierlich laufen. Sie ist etwa 7 Stunden und 30 Minuten am Tag in Einsatz, wobei die Ein- und Ausschaltzyklen seltener auftreten. Dadurch wird das Risiko von Überhitzung oder Unterkühlung der Räume minimiert.

Variante 2: On-Off-Wärmepumpe ohne Zwischenspeicher (keine Inverter-Technik)

Die Wärmepumpe schaltet sich häufig ein und aus, da sie versucht, eine Leistung von 3,125 kW zu erbringen, während sie eigentlich für 10 kW ausgelegt ist. Über den Tag hinweg läuft die Wärmepumpe insgesamt nur etwa 7 Stunden und 30 Minuten. Die Folge: zu häufiges Ein- und Ausschalten. Dies kann zu einer ungleichmäßigen Raumtemperatur führen, mit der Gefahr von Überhitzung oder Unterkühlung.

Variante 3: Inverter-Wärmepumpe

Konstanz auf allen Ebenen: Die Inverter-Wärmepumpe passt ihre Leistung kontinuierlich an, abhängig von den Anforderungen. Sie arbeitet ganztägig mit variabler Leistung, wodurch Überhitzung oder Unterkühlung der Räume stets nahezu ausgeschlossen sind. Logisch – das ist überaus erstrebenswert.

Vorsichtiges Nicken mit einem Aber: Gasheizung raus, klimafreundliche Lösung rein – an sich ist das ein guter Ansatz. Und natürlich ist eine Nachrüstung im Altbau prinzipiell möglich. Doch es gibt ein paar wichtige Punkte zu beachten. Zum einen ist der Wärmebedarf beim Heizen in Altbauten oft sehr unterschiedlich, das kann eine echte Herausforderung bedeuten.

Ein weiterer Punkt: Um eine Wärmepumpe mit Invertertechnik nachträglich einzubauen, muss dein Gebäude oder Grundstück bestimmte Voraussetzungen erfüllen.

Dazu gehören:

• Nachträgliche Dämmung → sonst droht hoher Energieverlust 

• Ausreichend Platz für die Installation der Wärmepumpe und ihrer Komponenten

• Erfordernis moderner Heizflächen zur Unterstützung einer niedrigen Vorlauftemperatur

• Anpassung der Elektrik für den Betrieb

Informiere dich am besten im Vorfeld, was du beim Nachrüsten einer Wärmepumpe mit Inverter beachten musst. Eine gründliche Planung mit Unterstützung durch einen Fachbetrieb in deiner Nähe kann dir enorm dabei helfen, unerwartete Probleme vorab zu vermeiden – und die Effizienz deiner Heizung zu maximieren.

Sind diese wichtigsten Bedingungen im Altbau nicht erfüllt, können die Folgen für dich durchaus gravierend sein – weil deine Inverter-Wärmepumpe schlimmstenfalls nicht das tut, was sie tun sollte. 

Genauer: Bei falscher Dämmung etwa muss sie mehr geben als sie sollte – sie droht, unter Volllast arbeiten zu müssen. Das passiert, wenn die Wunschtemperatur nicht im Hausinneren gehalten werden kann – und der Inverter permanent in diese Richtung arbeitet. Dies wiederum führt zu einem Dauerbetrieb unter Volllast, was die Betriebskosten leicht ins Unermessliche steigert. Der Gerätebetrieb wird für dich schlicht unwirtschaftlich und teuer. Und das kann ja niemand wollen …

Wärmepumpen mit Inverter-Technologie, die auf die Photovoltaikanlage auf dem Dach abgestimmt sind, revolutionieren gerade die Heizlandschaft. Das ist durchaus begrüßenswert – denn zusammen mit Sonnenstrom vom eigenen Dach lässt sich das Gerät klimafreundlich betreiben und auch kostensparend.

Die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen kann damit idealerweise gar auf den Wert Null sinken; insbesondere wenn du Inverter-Wärmepumpe und PV-Technik mit anderen erneuerbaren Energiequellen zusätzlich kombinierst. 

Dank der Inverter-Technologie in den Geräten wird der Stromverbrauch intelligent steuerbar. Im Gegensatz dazu verbrauchen herkömmliche Wärmepumpen mit festgelegter Drehzahl Energie in unregelmäßigen Schüben, was leicht zu einem ungenutzten Überschuss an Solarstrom führt, der dann wiederum ins Netz eingespeist wird. Der Einsatz einer innovativen Inverter-Wärmepumpen minimiert diese Verschwendung.

Die Rechnung, bitte: Die Preise für eine Wärmepumpe mit Inverter liegen in der Regel zuzüglich aller Förderungen bei 9.000 bis 14.000 €, respektive der Installation samt Zubehör (und eventueller späterer Ersatzteile). 

Damit sind sie generell etwas teurer als herkömmliche Wärmepumpen, doch diese Kosten amortisieren sich recht zügig.

Grundsätzlich kannst du dir merken: Inverter-basierte Luft-Wasser-Wärmepumpen punkten mit ihrem kostengünstigen Konzept im Vergleich zu allen anderen Wärmepumpen-Typen. Das wird nur möglich, weil sie keine aufwändige Erschließung der Wärmequelle erfordern. 

Bei modulierenden Wasser-Wasser-Wärmepumpen und Erdwärmepumpen dagegen schlagen zusätzliche Kosten für die Installation von Kollektoren oder Sonden (die bis zum Grundwasser reichen) zu Buche. Das gilt im Übrigen auch bei On-Off-Geräten, also Wärmepumpen ohne Inverter-Technik

Wichtig zu erwähnen: Die Förderung von Wärmepumpen ist nicht zwangsläufig an die Integration der Inverter-Technologie gebunden. Dennoch können die strengen Mindestanforderungen bezüglich der Jahresarbeitszahl (JAZ) in vielen Fällen nur mit einer Inverter-Wärmepumpe zuverlässig erfüllt werden.

Du willst auf eine absolut klimafreundliche Wärmeversorgung setzen, die sich auch finanziell für dich auszahlt? Nur allzu verständlich. 

Wir bei 1KOMMA5° haben die Lösung. Bei uns bekommst du ausschließlich Inverter-Wärmepumpe auf höchstem technischen Niveau – gefertigt aus langlebigen Materialien.

Unser inhabergeführter 1KOMMA5-Meisterbetrieb in deiner Region kümmert sich um die Planung, den Bau und die Inbetriebnahme deiner gesamten Wärmepumpe – alles aus einer Hand und von einem Gewerk. (Und auch danach sind wir noch als dauerhafter Ansprechpartner für dich da.) 

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