Wärmepumpe im Winter: Warum Hybrid-Systeme bei Kälte effizient bleiben

Du kennst das vielleicht: Draußen ist es mehrere Tage deutlich unter 0 °C, und drinnen soll es trotzdem angenehm bleiben. Gleichzeitig möchtest du nicht, dass die Heizung in solchen Phasen plötzlich „teuer“ wird oder sich träge anfühlt. Genau hier entsteht die Unsicherheit rund um Wärmepumpen: Sie gelten als effizient, aber die Effizienz hängt bei Luft-Wärmepumpen spürbar von der Außentemperatur und von der Anlage im Haus ab.

Ein Hybrid-System setzt deshalb auf eine einfache Idee: Die Wärmepumpe liefert die Wärme, solange sie das wirtschaftlich und technisch sinnvoll kann. Wenn es sehr kalt wird, übernimmt ein zweiter Wärmeerzeuger (oder unterstützt), damit Komfort, Leistung und Betriebssicherheit erhalten bleiben. In der Fachsprache geht es dabei um „bivalenten“ Betrieb und den sogenannten Bivalenzpunkt – also die Außentemperatur, ab der sich das Systemverhalten ändert.

Wichtig ist: Hybrid bedeutet nicht automatisch besser. Studien und technische Leitfäden zeigen, dass die realen Ergebnisse stark von Auslegung, Hydraulik, Regelung und dem Zusammenspiel mit dem Gebäude abhängen. Dieser Artikel erklärt dir verständlich, warum die Wintereffizienz schwankt, wie der Hybrid-Umschaltpunkt zustande kommt und worauf du achten solltest, damit ein Hybrid-Ansatz bei Kälte tatsächlich effizient bleiben kann.

Eine Luft-Wärmepumpe „sammelt“ Wärmeenergie aus der Außenluft ein und hebt sie mit einem Kompressor auf ein höheres Temperaturniveau, damit sie dein Heizsystem speisen kann. Je kälter die Außenluft, desto schwerer wird diese Aufgabe: Die Temperaturdifferenz, die die Wärmepumpe überbrücken muss, wächst. In technischen Kennzahlen zeigt sich das so, dass der COP (Momentan-Wirkungsgrad) mit sinkender Außentemperatur abnimmt. Leitfäden und Feldstudien, die im Bericht von Natural Resources Canada und in Übersichtsarbeiten zusammengetragen werden, beschreiben diesen Grundtrend und betonen, dass Laborwerte von Testpunkten in der Praxis über ein ganzes Jahr „aufsummiert“ werden müssen, um eine realistische Saisonkennzahl zu bekommen.

Einzelne COP-Werte aus Prüfständen sind nur Momentaufnahmen. Für die Jahresleistung zählt, wie die Anlage über viele Stunden bei wechselnden Temperaturen, Abtauphasen und Teillast arbeitet.

Im Winter kommt ein zweiter Effekt hinzu: Vereisung am Außengerät. Bei feuchter Kälte kann sich Reif auf dem Wärmetauscher bilden. Dann muss die Anlage regelmäßig abtauen (Defrost). Das kostet Energie und unterbricht kurzzeitig die Heizleistung. Ein aktuelles Modellierungs-Paper auf arXiv zeigt, wie stark Abtauprozesse und Details wie Wasser, das nach dem Abtauen am Wärmetauscher verbleibt und wieder anfriert, die effektive Wärmeabgabe beeinflussen können. Das ist ein gutes Beispiel dafür, warum Wintereffizienz nicht nur „Außentemperatur“ ist, sondern auch Steuerung, Feuchte, Luftführung und Gerätekonstruktion.

Ein dritter, oft unterschätzter Hebel ist die benötigte Vorlauftemperatur im Haus. Wenn dein Heizsystem hohe Temperaturen verlangt (typisch bei wenig optimierten Heizkörper-Systemen), sinkt der COP zusätzlich. Das passt zu dem, was Feldstudien als Ursache für Abweichungen zwischen Prüfstand und Alltag nennen: Neben Defrost und Klima spielen auch Anlagenkonfiguration, Regelung und Einbauqualität eine große Rolle. In der systematischen Übersicht zu Feldstudien wird genau diese Lücke zwischen Labor- und Realbetrieb diskutiert. Diese Quelle ist von 2020 und damit älter als zwei Jahre; der Grundmechanismus gilt jedoch weiterhin.

Eine Hybrid-Wärmepumpe ist kein spezieller „Zauber“-Gerätetyp, sondern ein System: Eine Wärmepumpe wird mit einem zweiten Wärmeerzeuger kombiniert – häufig mit einem Gas- oder Öl-Brennwertkessel, manchmal auch mit elektrischer Zusatzheizung. Entscheidend ist, dass beide Quellen über eine Regelung koordiniert werden. Herstellerunterlagen wie das Installationshandbuch der Daikin Altherma H Hybrid zeigen sehr konkret, dass es dafür nicht nur ein Gerät braucht, sondern auch Signal- und Hydrauliklogik: Es wird beschrieben, wie ein bivalentes Signal verdrahtet und getestet wird und welche hydraulischen Mindestbedingungen (zum Beispiel Durchfluss) einzuhalten sind, damit die Anlage stabil läuft. Diese Quelle ist von 2020 und damit älter als zwei Jahre; die technischen Grundanforderungen sind dennoch typisch für solche Systeme.

Der zentrale Begriff ist der Bivalenzpunkt (auch Balance Point genannt). Die Definition aus einer wissenschaftlichen Arbeit der Columbia University (ASHRAE Transactions, 2020) ist anschaulich: Der Bivalenzpunkt ist die Außentemperatur, bei der die Heizleistung der Wärmepumpe gerade so der Heizlast des Gebäudes entspricht. Wird es kälter, reicht die Leistung der Wärmepumpe allein nicht mehr aus oder sie wird im Vergleich zu Alternativen ungünstiger betrieben – dann muss der zweite Wärmeerzeuger einen Teil oder die gesamte Last übernehmen. Diese Quelle ist von 2020 und damit älter als zwei Jahre.

Das klingt nach einem festen Schaltwert, ist aber in der Realität ein Stellrad. Er verschiebt sich durch mehrere Dinge: durch die Gebäudedämmung, durch die gewünschte Raumtemperatur, durch die Vorlauftemperatur im Heizkreis und durch die Leistungskennlinie der Wärmepumpe bei niedrigen Außentemperaturen. Genau deshalb ist ein Hybrid-System nicht automatisch effizienter als eine gut ausgelegte monovalente Wärmepumpe. Der Hybrid-Mehrwert entsteht vor allem dann, wenn er ein Problem löst, das die Wärmepumpe allein (unter deinen Randbedingungen) nicht wirtschaftlich, nicht komfortabel oder nicht betriebssicher lösen kann.

In der Praxis arbeiten Hybrid-Regelungen außerdem selten als „harte“ Ein/Aus-Entscheidung. Sinnvoll sind Hysterese (damit nicht ständig umgeschaltet wird), Mindestlaufzeiten und eine Logik, die Abtauphasen und Warmwasserbereitung berücksichtigt. Herstellerdokumente wie Vaillant-Schemata und Setup-Hinweise zeigen, dass in den Regelungen explizite Parameter für Bivalenzpunkte hinterlegt werden können – und dass die Inbetriebnahme-Reihenfolge und die Verdrahtung dafür entscheidend sind. Diese Quelle ist von 2023 und damit älter als zwei Jahre.

Der häufigste Denkfehler ist: „Hybrid“ werde schon automatisch richtig entscheiden. In Wirklichkeit steht und fällt alles mit der Zielsetzung und mit dem Datenmodell, das die Regelung implizit nutzt. Ein Hybrid kann zum Beispiel auf Kosten optimieren (Strompreis im Verhältnis zu Gas/Öl) oder auf Emissionen (abhängig von der Stromerzeugung). Die Policy-Analyse des Regulatory Assistance Project (RAP) aus 2024 betont genau diese Systemfrage: Hybride können in bestimmten Übergangssituationen helfen, bergen aber auch das Risiko, die Nutzung fossiler Brennstoffe zu verlängern, wenn sie breit und ohne klare Ausstiegslogik eingesetzt werden.

Aus technischer Sicht lohnt es sich, drei typische Einsatzfälle auseinanderzuhalten:

1) Bestandsgebäude mit hohen Vorlauftemperaturen: Wenn dein Heizsystem ohne größere Umbauten hohe Temperaturen verlangt, sinkt die Wärmepumpeneffizienz. Ein Hybrid kann dann helfen, die Wärmepumpe trotzdem viele Stunden im Jahr zu nutzen und nur die kältesten oder „ungünstigsten“ Stunden dem Kessel zu überlassen. Dabei ist der Bivalenzpunkt keine pauschale Zahl, sondern eine Konsequenz aus Heizlast und Wärmepumpenkennlinie (wie in der Columbia-Arbeit beschrieben).

2) Komfort- und Leistungsspitzen: Warmwasserbereitung oder schnelle Aufheizphasen können kurzfristig hohe Leistung verlangen. Ein zweiter Wärmeerzeuger kann diese Spitzen abfangen, ohne dass die Wärmepumpe extrem groß dimensioniert werden muss. Genau hier spielt Systemhydraulik eine Rolle: Herstellerhandbücher wie das von Daikin verknüpfen den bivalenten Betrieb mit Mindestdurchfluss und Schutzmaßnahmen gegen Frost, weil instabile Hydraulik sonst zu Störungen führen kann.

3) Betriebssicherheit bei sehr niedrigen Temperaturen: Selbst wenn moderne Geräte für Kälte optimiert sind, bleiben Abtauzyklen und stark sinkende COP-Werte bei sehr niedrigen Temperaturen ein Thema. Feldvalidierungen von Forschungseinrichtungen wie NREL (2023) und PNNL (2025) untersuchen genau solche realen Betriebszustände. Beide Quellen sind für die Praxis besonders wertvoll, weil sie Messdaten aus Demonstrations- und Validierungsprojekten zusammenführen (NREL 2023 ist älter als zwei Jahre).

Eine einfache Faustregel aus diesen Erkenntnissen: Ein Hybrid lohnt sich vor allem dann, wenn du ihn als „gezielten Backup-Plan“ betreibst – nicht, wenn der Kessel aus Bequemlichkeit den Großteil der Heizstunden übernimmt. Je häufiger der fossile Teil läuft, desto kleiner wird der Klima- und Effizienzgewinn. Eine gute Inbetriebnahme umfasst daher: sinnvoll gesetzte Umschaltpunkte mit Hysterese, ein hydraulisch ruhiger Betrieb (gegebenenfalls mit Pufferspeicher) und eine Heizkurve, die Vorlauftemperaturen so niedrig wie möglich hält.

Ein Hybrid-System wird oft als „Übergang“ diskutiert, weil es zwei Welten verbindet: strombasierte Wärme über die Wärmepumpe und eine zweite Quelle für Spitzen. Ob das eine gute Brücke ist, hängt davon ab, wie sich dein Haushalt und das Energiesystem entwickeln. Ein wichtiger Trend ist die gleichzeitige Elektrifizierung mehrerer Bereiche – besonders durch E‑Mobilität. Wenn zusätzlich zum Heizen auch ein Elektroauto geladen wird, können Lastspitzen im Hausnetz entstehen. Ein Hybrid kann in solchen Spitzenphasen theoretisch helfen, die elektrische Last zu glätten, indem er einen Teil der Heizleistung über den zweiten Wärmeerzeuger abdeckt.

Technisch wird das zunehmend über intelligente Steuerung gedacht. Herstellerleitfäden und Branchenunterlagen beschreiben heute Schnittstellen und Betriebsarten, die auf Netzsignale reagieren können (oft unter Stichworten wie SG‑Ready oder vergleichbaren Steuerzuständen). In Planungsunterlagen wie dem Dimplex-Projektierungshandbuch (2021; älter als zwei Jahre) wird dieser Gedanke sichtbar: Das System soll in bestimmten Zuständen bevorzugt laufen oder gedrosselt werden, etwa um Lastspitzen zu vermeiden oder Wärme in einen Speicher „vorzuziehen“.

Gleichzeitig weist die RAP-Analyse (2024) darauf hin, dass diese Flexibilität nicht mit einem Dauerbetrieb fossiler Technik verwechselt werden darf. Wenn Hybride ohne klare Zielrichtung installiert werden, können sie Investitionen in eine gut ausgelegte, rein elektrische Lösung verzögern. Anders gesagt: Als Brücke funktionieren Hybride nur, wenn die Brücke auch irgendwo hinführt – zum Beispiel zu einer späteren Umstellung auf monovalenten Betrieb, wenn das Gebäude saniert ist, oder wenn Netzausbau und Tarife besser zur Wärmepumpe passen.

Für dich als Nutzerin oder Nutzer bedeutet das: Plane Hybrid nicht als „Endzustand“, sondern als System mit Entwicklungspfad. Ein realistischer Pfad kann sein, die Wärmepumpe so zu betreiben, dass sie den Großteil der Jahresstunden abdeckt, die Heizkurve schrittweise zu senken (zum Beispiel nach hydraulischem Abgleich) und den zweiten Wärmeerzeuger zunehmend als echte Reserve zu nutzen. Die Mess- und Validierungsberichte aus 2023 und 2025 zeigen, warum das zählt: Entscheidend ist nicht der Prospektwert, sondern wie das System über viele Winterstunden wirklich läuft.

Ein Hybrid-Ansatz kann bei Kälte effizient wirken, weil er die Schwächen einer Luft-Wärmepumpe in den ungünstigsten Stunden abfedert: sehr niedrige Außentemperaturen, Defrost-Phasen und hohe Vorlauftemperaturen. Der technische Kern ist der Bivalenzpunkt, also die Temperatur, ab der Wärmepumpenleistung und Gebäudebedarf nicht mehr sauber zusammenpassen oder die Betriebslogik andere Ziele verfolgt. Damit das funktioniert, braucht es aber mehr als „zwei Wärmeerzeuger im selben Keller“: Hydraulik, Regelung und Inbetriebnahme müssen so ausgelegt sein, dass die Wärmepumpe den Großteil der Jahresstunden übernimmt und der zweite Erzeuger nur gezielt unterstützt. Unabhängige Analysen zeigen außerdem, dass Hybride auch systemische Risiken haben können, wenn sie fossile Nutzung unnötig verlängern. Als pragmatische Zwischenlösung können sie sinnvoll sein – besonders dort, wo ein reiner Wärmepumpenbetrieb kurzfristig an Komfort, Platz oder technischen Randbedingungen scheitert.