Wärmepumpen sind Heizsysteme, die Wärme aus der Umgebungsluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser zur Beheizung von Gebäuden nutzen. Dazu wird in der Wärmepumpe Kältemittel, dessen Temperatur unter der Umgebungstemperatur liegt, in einem Wärmetauscher durch die zugeführte Umgebungswärme verdampft. Voraussetzung ist daher, dass das eingesetzte Kältemittel einen sehr niedrigen Siedepunkt besitzt. Verlässt das gasförmige Kältemittel den Wärmetauscher, wird es mittels eines elektrisch betriebenen Kompressors verdichtet. Hinter dem Verdichter ist die Temperatur des Kältemittels höher als die des Wassers im Heizungskreislauf. Über einen weiteren Wärmetauscher verflüssigt sich das Kältemittel und gibt die Wärmeenergie ab. Großen Einfluss auf die Effizienz der Wärmepumpe haben damit das Kältemittel und die Vorlauftemperatur (Temperatur am Beginn des Heizungskreislaufes). Je höher das Heizwasser erhitzt werden muss, je mehr Kältemittel muss in den Wärmetauscher geschickt werden. Da Kompressor und Pumpenantrieb elektrische Energie benötigen, ist hier ein wesentlicher Hebel. Der Kennwert COP (Coefficient of Performance) drückt das Verhältnis von eingesetzter elektrischer Energie und gewonnener Wärme aus. Sinnvoll bewertet kann er allerdings nur in Kombination mit der Vorlauftemperatur werden. Da Wärmepumpen vorhandene Umgebungswärme nutzen, benötigen sie nur wenig Strom, um die notwendige Kompressionsarbeit zu leisten. Im Vergleich zu einem Elektroheizsystem kann eine Wärmepumpe somit bis zu 75 % weniger Energie verbrauchen. Voraussetzung ist immer eine niedrige Vorlauftemperatur, die entsprechend große Oberflächen wie Fußboden- oder Wandheizung benötigt. Je höher die Vorlauftemperatur, um so energieintensiver wird die Wärmepumpe. Besonders an sehr kalten Tagen, an denen die Außentemperatur unter 6Grad Celsius sinkt. Zudem ist es möglich, sie vollkommen CO₂-neutral zu betreiben, wird der zum Antrieb genutzte Strom aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt - beispielsweise aus einer hauseigenen Fotovoltaikanlage.- kann die Wärmepumpe CO₂-neutral betrieben werden. Ein zusätzlicher Vorteil: Einige Geräte sind nicht nur zur Wärmeerzeugung, sondern auch als Klimaanlagen nutzbar.
Solarthermie ist eine Technologie, die Sonnenenergie nutzt, um warmes Wasser und Heizungswärme zu erzeugen. Solarthermische Kollektoren absorbieren dabei Sonnenenergie und wandeln sie in Wärme um, die dann zum Heizen des Hauses oder für die Warmwasserbereitung genutzt wird. Solarthermie ist damit eine sehr umweltfreundliche und nachhaltige Heizlösung. Allerdings ist die Solarthermie direkt von der Sonneneinstrahlung abhängig und kann daher nicht immer genügend Wärme, um zuverlässig den Heizungs- und/oder Warmwasserbedarf des Haushalts zu decken. Solarthermie wird daher in der Regel als Hybridlösung in Kombination mit anderen Heizsystemen wie einer Wärmepumpe oder einem Brennwertkessel genutzt, um eine gute Effizienz zu erreichen.
Holzheizungen nutzen die nachwachsende Ressource Holz als Brennstoff. Sie können sowohl als Einzelraumheizung als auch als Zentralheizung eingesetzt werden. Besonders umweltfreundlich sind Pellet-Heizungen, da die Pellets aus Holzabfällen hergestellt werden und somit ein nachhaltiger Brennstoff ist. Auch in der Wirtschaftlichkeit schneiden Holzheizungen gut ab, da Holz meist günstiger ist als fossile Brennstoffe. Allerdings ist die Installation und Instandhaltung von Holzheizungen aufwendiger als bei anderen Heizsystemen.
Fernwärme ist größtenteils in Ballungsräumen eine weitere Option für energieeffizientes Heizen. Dabei wird Wärme zentral, beispielsweise im Rahmen industrieller Fertigung, erzeugt und über ein Netzwerk von Rohrleitungen zu den einzelnen Gebäuden transportiert. Im Gegensatz zur dezentralen Erzeugung von Wärme in jedem Gebäude kann durch die Nutzung von Fernwärme eine höhere Effizienz erreicht werden, da der Wärmeerzeugungsprozess in größeren Einheiten erfolgt.
Ein weiterer Vorteil von Fernwärme ist, dass sie auch aus erneuerbaren Energien gewonnen werden kann, wie zum Beispiel aus Biomasse, Geothermie oder Abwärme. Dadurch kann der Einsatz von fossilen Brennstoffen reduziert werden, was die Umweltbelastung verringert. Allerdings ist der Anschluss an bestehende Fernwärmeleitungen von der jeweiligen Infrastruktur abhängig und besonders in ländlichen Gebieten nicht umsetzbar.
Aktuell sind die Städte und Regionen zu Erstellung regionaler Wärmepläne verpflichtet. Aus diesen ist erkennbar, inwieweit Fernwärme, Wasserstoff oder Biogas in Zukunft verfügbar sein wird.
Bei der Auswahl eines energieeffizienten Heizsystems sollten verschiedene Faktoren berücksichtigt werden. Zunächst ist die Art des Gebäudes ausschlaggebend für weitere Planungen, da nicht jedes Heizsystem für jedes Gebäude geeignet ist. Auch die Größe des Gebäudes, die Anzahl der Bewohner und Bewohnerinnen sowie die Nutzung des Gebäudes spielen eine entscheidende Rolle. Die Wahl des Brennstoffs und die Verfügbarkeit von diesem sollte ebenfalls berücksichtigt werden. Außerdem sollten die Anschaffungs- und Betriebskosten sowie die Instandhaltungskosten des Heizsystems berücksichtigt werden sowie die geplante Laufzeit.
Um die verschiedenen Heizsysteme in Bezug auf Energieverbrauch, Umweltfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit miteinander zu vergleichen, können verschiedene Faktoren berücksichtigt werden. Dazu empfiehlt es sich, einen zertifizierten Energieberater hinzuziehen. Die Beratung wird in der Regel großzügig gefördert.