Wirkungsgrad Wärmepumpe – eine Glanzleistung an Effizienz

Klimafreundliche Wärmepumpen finden in jeder Wetterlage genau das richtige Maß an Energieaufwand. Damit Bewohner in den eigenen vier Wänden eine konstant angenehme Temperatur vorfinden, aber Überraschungen bei der Energierechnung ausbleiben, lohnt sich der Blick in das technische Datenblatt. Die Effizienz von Wärmepumpenmodulen wird in drei wesentliche Parameter unterteilt. Um die Energie weitgehend sauber, preiswert und obendrein komfortabel in das Heizsystem zu integrieren, liefern COP, JAZ und SCOP wertvolle Hinweise, welchen Wirkungsgrad die Wärmepumpe unter bestimmten Bedingungen erzielen kann. Doch was bedeuten diese Abkürzungen genau?

Begriffe und Definition

Wer sich für die Funktionsweise einer Wärmepumpenkonstruktion interessiert, kommt an der sogenannten Jahresarbeitszahl, kurz JAZ, sowie der Leistungszahl COP nicht vorbei. Doch was verbirgt sich hinter den Begriffen und was sagen diese über die Effizienz und Leistungsfähigkeit einer Wärmepumpe aus? Die Leistungszahl, der Coefficient of Performance (COP), und die Jahresarbeitszahl (JAZ) definieren die Leistungsfähigkeit einer Wärmepumpe. Wichtig ist das Verhältnis zwischen der benötigten Arbeitsenergie und der erzeugten Wärme. Ergänzende Daten liefert der Seasonal Coefficient of Performance (SCOP).

Was ist der COP-Wert?

Dieser Standardwert wird unter Laborbedingungen ermittelt und erlaubt Rückschlüsse auf die Wärmepumpenkonstruktion, nicht aber auf das angeschlossene Heizsystem. Der COP als Leistungszahl drückt die gemessene Effizienz bei einem bestimmten Betriebszustand aus und setzt sich aus einem Stromanteil und der gewonnenen Umweltwärme zusammen. Je nach Art des Wärmepumpenmoduls kann dieser zusätzliche Wärmegewinn aus dem Erdreich (Sole-Wasser-Wärmepumpen) oder der Umgebungsluft (Luft-Wasser-Wärmepumpen) entstehen.

Welche Informationen liefert der SCOP-Wert?

Beim SCOP handelt es sich um den COP in Relation zur Außentemperatur. Somit hält der saisonale SCOP für Interessenten immer genauere Daten bereit als der COP. Auch dieser Wert wird im Labor gemessen und wird im Teillastbereich ermittelt. Mehrere Prüfpunkte mit unterschiedlichen Luft- und Wassertemperaturen liefern das Datenmaterial. Der SCOP wird besser, je wärmer das Medium (Erdreich, Luft) ist, aus dem Wärme gewonnen wird. Umgekehrt ist die Situation bei der Wärmeabgabe, denn je höher hier die erzeugte Wärmetemperatur ausfällt, desto tiefer ist der COP. Ideal wäre also eine hohe Erdreich- oder Lufttemperatur und eine vergleichsweise tiefe Temperatur bei der Abgabe der Wärme.

Was bedeutet JAZ?

Die Jahresarbeitszahl gilt als effektive Leistungszahl und zwar im 365-Tage-Durchschnitt und im realen Betrieb. Sie gibt das Verhältnis von erzeugter Wärme zu eingesetzter Energie einer Heizanlage an und kann erst nach rund einem Jahr bestimmt werden. Voraussetzung dafür ist der ordentliche Betrieb zur praxisnahen Datengewinnung.

Wann ist ein Wärmepumpensystem förderfähig?

Über die JAZ lässt sich die Effizienz eines Wärmepumpenmodells feststellen. Diese wird für ein Gebäude auf individueller Basis als auch für eine bestimmte Heizanlage ermittelt. Damit eine Anlage den Förderrichtlinien entspricht, ist eine minimale Jahresarbeitszahl von 3,5 bis 3,8 erforderlich. Förderungen gibt es nur für einzelne Maßnahmen in einem Bestandsgebäude.

Beispiel: Beträgt die Jahresarbeitszahl einem Wert von 5, bedeutet dies, dass die Heizungsanlage 5 kWh Wärme bereitstellen kann und dabei lediglich 1 kWh elektrische Energie verbraucht.

Wie wird die JAZ berechnet?

Für die Berechnung gibt es folgende Formel:

 JAZ = Qab / Qzu

Dabei entspricht die Größe „Qab“ der abgegebenen thermischen Energie und „Qzu“ der elektrischen Energie bei Zuführung. Das bedeutet, die Jahresarbeitszahl wird anhand der jährlich erzeugten Wärmeenergie geteilt durch den Verbrauch des Jahresheizstroms errechnet.

Was sagt die Jahresarbeitszahl über Effizienz aus?

Die Voraussetzung für eine hohe JAZ wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Vorhandene Dämmungen sowie das individuelle Heizverhalten verändern die Jahresarbeitszahl eines Wärmepumpemoduls. Wichtige Parameter für eine optimale JAZ sind:

Vorlauftemperatur: Temperaturunterschiede zwischen dem Heizsystem und der Wärmequelle sollten möglichst gering ausfallen. Zusätzlich unterstützt ein großflächiges Heizverteilsystem (Fußboden- oder Wandheizung) die effiziente Nutzung der Wärme.

Wärmequelle: In der Anschaffung sind Wasser- oder Erdwärmepumpen zwar kostenintensiver als Luftwärmepumpen, doch dafür nutzen sie Energiequellen wie Grundwasser und Erde, die das gesamte Jahr über eine konstante Temperatur haben.

Klima: Luft-Wasser-Wärmpumpen verwenden Außenluft als Energiequelle. Je nach Jahreszeit und kälteren Klimazonen kann dieser Temperaturunterschied die JAZ der Anlage verringern. In wärmeren Gegenden hingegen ist das vorteilhaft.

Dämmung: Je nachhaltiger und besser die Dämmeigenschaften von Gebäuden sind, desto niedriger ist der Wärmebedarf.

Persönlicher Wärmebedarf: Jeder Mensch hat seine eigene Wohlfühltemperatur. Liegt diese höher, steigt der Heizbedarf. Wichtig ist das regelmäßige Lüften.