Wirkungsgrad der Wärmepumpen

Wärmepumpen sind ein sehr nachhaltiges Heizsystem. Ein Grund hierfür ist ihre hohe Effizienz, welche vor allem daher kommt, dass die Technologie bereits vorhandene Wärme nutzt, um Gebäude zu heizen. Damit die Wärmepumpe aber ihr volles Potenzial das ganze Jahr über ausschöpft, müssen einige Faktoren stimmen. Worauf es bei der Wärmepumpen-Effizienz ankommt und wie man die Variablen positiv beeinflusst, um einen wirtschaftlichen Betrieb zu gewährleisten, erfahren Sie hier.

Was sagt der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe aus?

Beim Wirkungsgrad geht es um das Verhältnis zwischen eingesetztem Strom und nutzbarer Wärmeenergie in einem Heizungssystem. Je weniger elektrische Energie eingesetzt werden muss, um die nötige Wärme zum Heizen zu erzeugen, desto besser ist der Wirkungsgrad – und desto effizienter und günstiger arbeitet das Heizungssystem.

Wärmepumpen haben einen sehr hohen Wirkungsgrad, gerade im Vergleich zu anderen Heizungssystemen, die beispielsweise Öl oder Gas verwenden. Zur Verdeutlichung: Neuere Anlagen, die mit Öl oder Gas betrieben werden, kommen maximal auf einen Wirkungsgrad von 90 Prozent. Bei Wärmepumpen liegt er hingegen zwischen 250 bis 500 Prozent.

Wärmepumpen jeder Art können hohe Wirkungszahlen erreichen, weil sie die Wärme aus der Umwelt (also aus Grundwasser, Luft oder Erde) nutzen. Die Elektrizität ist vor allem nötig, um schon vorhandene Temperaturen noch zu steigern. Der Strom ist also nicht die primäre Quelle für die Wärme, deshalb wird beim Heizen mit einer Wärmepumpe nicht viel Elektrizität verbraucht.

Wichtige Effizienz-Kenngrößen von Wärmepumpen

Bei der Auswahl einer Wärmepumpe sind die Gegebenheiten vor Ort wichtig, aber auch einige Kennzahlen, die angeben, wie effizient die Anlage arbeitet. Einige davon sind besonders geeignet, um verschiedene Wärmepumpen-Typen miteinander zu vergleichen, andere eignen sich auch, um während des Betriebs zu prüfen, ob eine individuelle Wärmepumpe effektiv arbeitet. Die wichtigsten Kennzahlen sind COP, SCOP, ETA und JAZ.

COP

Der Coefficient of Performance, oder kurz COP, gibt an, wie bei einer Wärmepumpe das Verhältnis zwischen erzeugter Wärme und dem benötigten Strom unter bestimmten Bedingungen ist. Er wird von Herstellerfirmen unter Laborbedingungen ermittelt und eignet sich besonders, um verschiedene Wärmepumpen einem Effizienz-Vergleich zu unterziehen.

Der COP besteht aus einer bestimmten Buchstaben- und Zahlen-Abfolge und einem Wert, der zwischen 3 und 5 liegen sollte. Als Beispiel: A7/W35 = 4,7 verrät, dass eine Luftwärmepumpe, die bei 7 °C getestet wurde und eine Vorlauftemperatur von 35 °C erzeugt, auf einen COP von 4,7 kommt.

SCOP

SCOP ist die Abkürzung für Seasonal Coefficient of Performance. Diese Kennzahl ist eine Version des COP, bei der Temperaturschwankungen und Zeiten im Standby über ein Jahr miteinberechnet wurden. Der SCOP gibt damit ein realistisches Bild einer Wärmepumpe im Einsatz, wird aber dennoch unter Laborbedingungen ermittelt.

ETA

Beim ETA geht es um die Ermittlung der Energieeffizienzklasse. Um ihn zu errechnen, teilt man den SCOP durch 2,5. Hat man beispielsweise einen SCOP von 3,5 und teilt ihn durch 2,5, erhält man einen ETA von 1,4 oder auch 140 Prozent.

Der ETA gibt das Verhältnis von der erzeugten Wärme zu einer Kilowattstunde Strom an. In unserem Beispiel werden mit 10 Prozent Strom ganze 140 Prozent Wärme erzeugt. Ein guter ETA liegt zwischen 120 und 150 Prozent.

JAZ

Die Jahresarbeitszahl, kurz JAZ, gibt wie der COP das Verhältnis zwischen benötigtem Strom und erzeugter Wärme an, aber für ein ganzes Arbeitsjahr einer tatsächlich arbeitenden Wärmepumpe. Dabei rechnet man:

Erzeugte Wärme pro Jahr (kWh/a) / benötigter Strom pro Jahr (kWh/a) = JAZ

Die JAZ kann sich also von Jahr zu Jahr verändern. Sie ist eine gute Kennzahl, um zu prüfen, ob eine Wärmepumpe noch effizient arbeitet.

Welche Faktoren beeinflussen die Effizienz einer Wärmepumpe außerdem?

Es ist gut, die wichtigsten Variablen zu kennen, die die Effizient einer Wärmepumpe beeinflussen, denn viel davon kann man bei Bedarf positiv beeinflussen. Die wichtigsten Faktoren sind:

• Art der Wärmepumpe (Nutzt sie die Wärme der Luft, des Grundwassers oder des Erdbodens?)
• Vorlauftemperatur (Das ist die Temperatur, die das Heizwasser für effektives Wärmen haben muss.)
• Gebäudezustand (Wichtig sind die Dämmung und der Zustand von Fenster und Türen.)
• Größe der Heizkörper
• Kältemittel
• Temperaturunterschiede (zwischen Haus-Innenräumen und der Außenumgebung)

Besonders die benötigte Vorlauftemperatur, die Heizkörpergröße und die Gebäudedämmung sollten bereits vor dem Einbau einer Wärmepumpe einmal geprüft werden. Eine geringe Vorlauftemperatur ist immer gut, denn das bedeutet, dass wenig elektrische Energie eingesetzt werden muss, um die Temperatur der Wärmequelle auf die nötige Heiztemperatur zu erhöhen.

Idealerweise liegt die nötige Vorlauftemperatur bei 35 bis 45 °C, dann arbeitet die Wärmepumpe besonders effektiv. Damit diese Temperatur reicht, um das Haus zu wärmen, braucht man ausreichend große Heizkörper. Fußboden- und Wandheizungen sind hierzu ideal; die sonst üblichen, recht kleinen Radiatoren brauchen meist höhere Vorlauftemperaturen.

Die Dämmung von Wänden und Dach sowie der Zustand der Türen und Fenster hilft ebenfalls dabei, den Betrieb einer Wärmepumpe effektiv zu halten. Hält das Haus nämlich die Wärme, muss weniger geheizt werden. Es kann sich deshalb lohnen, vor dem Einbau einer Wärmepumpe erst einmal eine Sanierung des Hauses vorzunehmen und die Heizkörper auszutauschen.

Eine Wärmepumpe kann aber auch ohne diese optimalen Bedingungen eingesetzt werden. Es gibt beispielsweise spezielle Höchsttemperatur-Wärmepumpen, die mit höheren Vorlauftemperaturen arbeiten. Allerdings muss für diese dann mehr Strom eingesetzt werden, was die Wärmepumpe wieder weniger effizient macht.

Können Wärmepumpen auch im Winter effizient arbeiten?

Ideal für die Effizienz einer Wärmepumpe ist ein nicht zu großer Temperaturunterschied zwischen den Innenräumen eines Hauses und der Außenumgebung. Gerade im Winter ist das aber nicht immer gegeben. Trotzdem kann die Wärmepumpe effizient arbeiten, wenn das Haus gut gedämmt und die Größe der Wärmepumpe an die Größe des Hauses angepasst ist.

Wichtig ist auch, welche Art von Wärmepumpe zum Heizen verwendet wird. Die Effizienz von Luftwärmepumpen ist für Temperaturschwankungen wesentlich anfälliger, weil diese Art von Technologie die Wärme aus der Umgebungsluft zieht.

Der Erdboden und das Grundwasser haben das ganze Jahr über viel konstantere Temperaturen, weshalb Wärmepumpen, die mit diesen Wärmequellen arbeiten, nicht so sehr von einem Effizienzverlust in den kälteren Monaten betroffen sind.

Wärmepumpen-Effizienz: Worauf Sie beim Wärmepumpen-Kauf achten sollten

Zuerst einmal ist es wichtig herauszufinden, wie die Gegebenheiten vor Ort sind. Sie geben maßgeblich vor, welche Art von Wärmepumpe eingebaut werden kann und wie effizient sie dann sein wird.

Ist auf dem Grundstück genug Fläche für eine Erdwärmepumpe vorhanden? Darf das Grundwasser zur Wärmegewinnung genutzt werden? Wie sind die Durchschnittstemperaturen im Winter? Diese und einige weitere Fragen sollten Sie sich zusammen mit einem Fachmann oder einer Fachfrau für Wärmepumpeneinbau stellen.

Wenn Sie sich für einen Wärmepumpen-Typ entschieden haben, vergleichen Sie die Effizienz-Kennzahlen verschiedener Modelle miteinander. Auf jeden Fall sollten sie bei den Wärmepumpen die jeweilige JAZ und den COP einem Vergleich unterziehen.

Natürlich spielt auch das zur Verfügung stehende Budget eine Rolle bei der Wahl der Wärmepumpe. Luftwärmepumpen sind günstiger in der Anschaffung, Erd- und Wasserwärmepumpen allerdings effizienter. Auch Luftwärmepumpen können jedoch in Kombination mit einem gut gedämmten Haus und den richtigen Heizkörpern sehr effizient arbeiten.

Wie lässt sich die Effizienz einer Wärmepumpe erhöhen?

Es gibt Stellschrauben, an denen Sie drehen können, um die Effizienz Ihrer Wärmepumpe zu erhöhen. Einige davon, die bereits weiter oben vorgestellt wurden, können vor allem dann beeinflusst werden, wenn Sie gerade dabei sind, eine Wärmepumpe auszusuchen oder Ihr Haus auf die Technologie vorzubereiten.

Wenn Sie bereits eine Wärmepumpe haben, können folgende Maßnahmen helfen, die Effizienz zu steigern:

• Investieren Sie in einen effizienten Kompressor und in ein Kältemittel, das schnell verdampft.

• Verbessern Sie das übrige Heizungssystem und lassen Sie es regelmäßig warten.

• Größere Heizflächen brauchen geringere Vorlauftemperaturen, also prüfen Sie, ob der Einbau einer Wand- oder Fußbodenheizung möglich ist, wenn Sie nicht schon eine besitzen.