Wirkungsgrad der Wärmepumpe

Wirkungsgrad der Wärmepumpe

Ob deine Wärmepumpe wirtschaftlich arbeitet, verrät dir ihr Wirkungsgrad. Wir zeigen dir, welche Bedeutung er genau hat und worauf du achten solltest.

Inhalt des Blogartikel

• Das sagt der Wirkungsgrad der Wärmepumpe aus
• Davon hängt der Wirkungsgrad der Wärmepumpe ab
• Wichtige Kennzahlen des Wirkungsgrades: JAZ und COP
• Was bedeuten die Kennzahlen SCOP, ESCOP und ETA?

Das sagt der Wirkungsgrad der Wärmepumpe aus

Die Wärmepumpe erzeugt aus der bis zu 80 Prozent gespeicherten Wärme im Erdreich, Grundwasser oder der Luft und 20 Prozent Strom 100 Prozent Heizwärme. Dazu nutzt sie im Wärmepumpenprozess ein Kältemittel. Dieses Kältemittel verdampft schon bei sehr geringen Temperaturen und lässt sich in einem Verdichter auf ein höheres Temperaturniveau anheben, das du zum Heizen nutzen kannst. Um zu erfahren, wie effizient die Wärmepumpe dabei arbeitet, ist der Wirkungsgrad eine der wichtigsten Kennzahlen. So kannst du wertvolle Energie sparen.

Davon hängt der Wirkungsgrad der Wärmepumpe ab

Wie hoch der Wirkungsgrad der Wärmepumpe ist, hängt unter anderem von der Vorlauftemperatur, dem Wärmeverteilsystem und der Gebäudedämmung ab:

• Du solltest eine Wärmepumpe nur in gut gedämmten Gebäuden betreiben.
• Effizient arbeiten die Geräte, wenn das Heizsystem eine niedrige Vorlauftemperatur hat. Bei 30 bis 35 Grad Celsius ist der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe am höchsten und sie kann das Heizwasser bis maximal 55 Grad Celsius erwärmen.

Wichtig ist hierbei, dass die Differenz zwischen der Temperatur der Wärmequelle und der erforderlichen Heizwassertemperatur möglichst niedrig ist. Denn dann benötigt die Wärmepumpe weniger Antriebsstrom, um die gewünschte Raumwärme bereitzustellen. 

Das ist auch der Grund, warum Wasser-Wasser-Wärmepumpen und Sole-Wasser-Wärmepumpen effizienter sind als Luft-Wasser-Wärmepumpen. Das Erdreich und Grundwasser haben ab einer gewissen Tiefe das ganze Jahr über eine konstante Temperatur von 10 Grad Celsius. In unseren Breiten rutscht die Außentemperatur aber öfter unter 0 Grad Celsius. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe muss mehr elektrische Energie einsetzen, um die Luft bei Minusgraden auf eine Heiztemperatur zu bringen. Das wiederum senkt im Jahresmittel den Wirkungsgrad der Wärmepumpe.

Wichtige Kennzahlen des Wirkungsgrades: JAZ und COP

Der Coefficient of Performance (COP) beschreibt den Wirkungsgrad der Wärmepumpe zu einem ganz bestimmten Betriebszeitpunkt. Die Kennzahl setzt die Menge der erzeugten Wärme ins Verhältnis zur elektrischen Energie, die dazu erforderlich war. Es handelt sich dabei aber lediglich um eine Momentaufnahme unter Prüfbedingungen.

Für Hausbesitzer weitaus interessanter ist daher die Jahresarbeitszahl (JAZ). Sie zeigt den tatsächlichen Wirkungsgrad einer Wärmepumpe im täglichen Einsatz. Die Jahresarbeitszahl berücksichtigt dabei auch den Stromverbrauch von Bauteilen wie der Heizungspumpe oder beispielsweise die Brunnenpumpe bei der Wärmequelle Wasser.

Die Kennzahl ergibt sich am Jahresende aus den Messergebnissen am Stromzähler für die gesamte zugeführte elektrische Energie für den Wärmepumpenbetrieb und am Wärmemengenzähler für die von der Wärmepumpe abgegebene Wärmeenergie an das Heizsystem:

Nutzleistung

Auf dem Weg von der Heizung zu den Räumen entstehen zwangsläufig Wärmeverluste. Die Wärmeenergie, die dann tatsächlich in den Heizkörpern oder der Fußbodenheizung landet, ist die Nutzleistung.

Zugeführte Leistung

Die zugeführte Leistung ist die Leistung, die der Wärmepumpe zugeführt wird, um die erforderliche Heizleistung zu erzeugen. Dazu zählen der Strom und die Umweltwärme. So macht eine Wärmepumpe beispielsweise aus einer Einheit Strom 4 Einheiten Wärme. Das heißt, für die Erzeugung von 5 Kilowattstunden Wärme, benötigt die Wärmepumpe eine Kilowattstunde Strom und 4 Kilowattstunden Umweltwärme. Wenn deine Wärmepumpe weniger Strom benötigt, erhöht sich die Effizienz.

Einfach ausgedrückt lautet die Formel daher:

JAZ- und COP-Angaben richtig lesen

Bei der Wärmequelle (WQ) Luft schwankt die Temperatur besonders stark. Deshalb wird der COP normalerweise für die zwei Außentemperaturen (A) 7 und 2 Grad Celsius angegeben. Die Angabe der Vorlauftemperatur beträgt immer 35 Grad Celsius. Bei den Wärmequellen Erdreich (B) und Wasser (W) gibt es jeweils nur eine Temperaturangabe.

Je höher die Zahl ist, desto höher ist auch die Effizienz. Eine JAZ bzw. ein COP von 5 bedeutet, dass du die 5-fache Wärmemenge aus einem Teil Strom gewinnen kannst. Als Faustregel gilt: Je höher die Temperatur der Wärmequelle und je niedriger die Temperatur der Heizkörper oder Fußbodenheizung ist, desto höher ist die Jahresarbeitszahl und desto eher reduzieren sich auch deine Stromkosten für die Wärmepumpe.

Typische JAZ

• WQ Luft: 2,9
• WQ Erdreich: 3,9
• WQ Wasser: 5

Was bedeuten die Kennzahlen SCOP, ESCOP und ETA?

Manche Hersteller haben den Wirkungsgrad ihrer Wärmepumpen so verbessert, dass der COP besonderes hoch ist. Wie aber bereits erwähnt, ist der COP ein Labormesswert und beschreibt den Wirkungsgrad zu einem bestimmten Betriebszeitpunkt. Die Wärmepumpe lässt sich also bewusst genau auf diesen Betriebszeitpunkt optimieren. Das mag vielleicht verkaufstechnisch von Vorteil sein, sagt aber nichts darüber aus, ob diese Geräte in der Praxis dann auch tatsächlich leistungsfähiger und effizienter sind als vergleichbare Wärmepumpen anderer Hersteller. Aus diesem Grund gibt es zusätzliche Leistungszahlen. Zu diesen zählen, neben der JAZ, beispielsweise auch:

• SCOP,
• ESCOP und
• ETA.

Verschiedene Leistungszahlen sorgen für mehr Transparenz. So kannst du Wärmepumpen und ihre Wirkungsgrade ideal miteinander vergleichen. Die zuletzt genannten Leistungszahlen sind wesentlich detaillierter als der COP und die JAZ. Diese beiden Leistungskennzahlen verlieren immer mehr an Bedeutung, um die Effizienz und den Wirkungsgrad einer Wärmepumpe zu beurteilen.

SCOP

Je höher der SCOP, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Der SCOP (Seasonal COP) richtet die Leistungszahl, in Anlehnung an die 4 Jahreszeiten, auf 4 unterschiedliche Temperaturwerte aus:  

• 12 Grad Celsius,
• 7 Grad Celsius,
• 2 Grad Celsius und
• -7 Grad Celsius.

Im Gegensatz zum COP, der bei einem beliebigen Betriebspunkt gemessen wird, ist der SCOP wesentlich exakter. Somit kannst du die Wärmepumpen besser vergleichen. Um systematische Abweichungen der bisherigen Angaben zur Energieeffizienz zu vermeiden, berücksichtigt die Kennzahl zusätzlich die Leistung des elektrischen Heizstabes. Außerdem hilft sie dir, Effizienzvorteile im Teillastbetrieb, wenn die Wärmepumpe mit reduzierter Leistung arbeitet, zu erkennen. Selbst die unterschiedlichen klimatischen Bedingungen in Europa berücksichtigt der SCOP. Dazu teilt er Europa in 3 Klimazonen auf: Nord-, Mittel- und Südeuropa.

ESCOP

Bei dem ESCOP (European SCOP) fließen die saisonalen Temperaturen und ihre Auswirkungen auf die Leistungszahl in die Berechnung mit ein. Stand-by-Verluste bleiben außen vor. Dadurch lässt sich der ESCOP-Wert wesentlich einfacher berechnen als die Leistungszahl SCOP. Allerdings ermitteln die Hersteller die Messwerte zum Teil mit unterschiedlichen Verfahren. Daher solltest du vor einem Vergleich die Leistungszahlen genau überprüfen.

ETA

Die ETA (Jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz) zeigt dir, wie viel Primärenergie für eine Kilowattstunde Wärme erforderlich ist. In Europa gilt ein Primärenergiefaktor von 2,5 für den eingesetzten Strommix. Um den Wert zu berechnen, dividierst du einfach den SCOP durch 2,5.