aus 0 Bewertungen | zuletzt aktualisiert am: 10/01/2018

Jahresarbeitszahl - wie wirtschaftlich ist meine Wärmepumpe?

Bei der Jahresarbeitszahl mit dem COP-Wert handelt es sich um die wichtigste Leistungsangabe von Wärmepumpen. Die Zahl zeigt an, wie effizient eine Wärmepumpe arbeitet. Hier erklären wir Ihnen, wie diese Daten berechnet werden und wie Sie diese nutzen können.

Bei dem sogenannten „Coefficient of Performance“, kurz COP, handelt es sich um die Leistungszahl der Wärmepumpe. Ebenso wie die Jahresarbeitszahl (JAZ) sagt dieser Wert aus, in welchem Verhältnis zur erzeugten Wärme zusätzliche Energie mit Strom zugeführt werden muss, damit die Wärmepumpe Wärme erzeugen kann.

Die Jahresarbeitszahl drückt den Wirkungsgrad der Wärmepumpe im praktischen Gebrauch aus unter Berücksichtigung eines längeren Zeitraums und bezieht dabei alle Bauteile des Hauses mit ein. Im Gegensatz dazu handelt es sich beim COP um einen Laborwert, der die Effizienz einer Wärmepumpe nur in einem bestimmten Betriebszustand betrachtet. Somit sagt der COP nur bedingt etwas über die Energieeffizienz der Pumpe im tatsächlichen Betrieb aus. Allerdings wird der COP u.a. herangezogen, wenn es um Fördermöglichkeiten für Wärmepumpen geht.

Beide Kennzahlen haben gemeinsam, dass sie jeweils das Verhältnis von erzeugter Wärmeleistung zu genutzter elektrischer Leistung darstellen. Bei COP und JAZ gilt demnach: Je höher der Wert ist, desto besser ist die Effizienz der Wärmepumpe.

Weitere Unterteilungen der Jahresarbeitszahl

In manchen Fällen kann die Jahresarbeitszahl nochmals in Erzeuger-Jahresarbeitszahl (EJAZ) und System-Jahresarbeitszahl (SJAZ) unterteilt werden.

Die EJAZ bezieht die erzeugte Wärme am Ausgang der Pumpe sowie die Abtauenergie bei Luft-Wärmepumpen mit ein und setzt diese ins Verhältnis zum Strombedarf für die Pumpe sowie das Ansaugen von Kaltquellen aus Luft, Grundwasser oder Erde.

In die SJAZ fließt zusätzlich der Wärmeverlust bzw. der Strombedarf von Pufferspeichern, Wasserspeichern oder Notheizstäben sowie Ladepumpen mit ein.

Der COP wird auch als Leistungszahl bezeichnet. Sie ermöglicht es, verschiedene Geräte miteinander zu vergleichen und zeigt zugleich, wie effizient die Pumpe unter vergleichbaren Betriebsbedingungen arbeitet.

Die Berechnung des COP wird offiziell in der EN 14511 festgelegt. Die Leistungszahl drückt das Verhältnis von aufgenommener elektrischer Leistung zur erzeugten Wärmeenergie aus. Ein COP von 5 bedeutet demnach, dass die Wärmepumpe fünf Mal mehr Wärmeenergie produziert als an Strom erforderlich ist, um diese zu erzeugen. Je höher die Leistungszahl, desto effizienter ist auch die Wärmepumpe unter vergleichbaren Laborbedingungen.

Grundlage für diese Idealbedingungen ist der sogenannte „Carnot-Prozess“. Dabei handelt es sich um den theoretisch größtmöglichen Wirkungsgrad eines Prozesses, in welchem Wärme durch Arbeit erzeugt wird. Dieser Prozess wird mit εc bezeichnet. In der Praxis ist ein solcher idealer Wirkungsgrad jedoch nicht möglich.

Für die Berechnung des COP wird der Temperaturunterschied zwischen einer warmen Seite T und einer kalten Seite T0 in Kelvin angegeben. Nicht berücksichtigt werden mögliche Temperaturabfälle zwischen Verdampfern und Verflüssigern. Somit kann eine Wärmepumpe in der Praxis nie den theoretischen COP-Wert erreichen.

Die Formel zur Berechnung der Leistungszahl lautet:

εc = T / T- T0

In dieser Formel entspricht T der Umgebungstemperatur. Bei einer Wärmepumpe wäre das die Raumtemperatur oder die Wassertemperatur. Dem gegenüber handelt es sich bei T0 um die Umgebungstemperatur, aus welcher Wärme bezogen werden soll. Das kann die Temperatur der Erde, der Luft oder dem Grundwasser sein.

Beispiel:

Außentemperatur T von 0° C (= 273 Kelvin)

Vorlauftemperatur der Heizung T0 von 55 °C(=328 Kelvin)

εc = 273 / 273-328

Da der Carnot-Prozess nur ein idealer Prozess ist, wird für ε gleich 0,5 x εc eingesetzt.

Dadurch ergibt sich in diesem Beispiel eine Leistungszahl von 6 für eine Wärmepumpe.

Jahresarbeitszahl Formel Berechnung

Die Jahresarbeitszahl bezeichnet das Verhältnis aus der von der Wärmepumpe jährlich erzeugten Wärme (abzüglich Wärmeverluste für Speicher oder andere Bauteile) zur elektrischen Energie, welche die Pumpe pro Jahr für den Betrieb aufgenommen hat.

Die Formel ohne die Abzüge von Nebenverbräuchen lautet:

JAZ = Q ab in kWh/Q in kWh

Q ab entspricht der erzeugten Wärmeenergie.

Q entspricht der Leistungsaufnahme von elektrischer Energie.

Die Berechnung von Fachbetrieben erfolgt anhand der VDI 4650 Blatt 1.

Wer die Jahresarbeitszahl in der Praxis bestimmen möchte, muss dafür den gesamten Stromverbrauch der Wärmepumpe ermitteln.

Dazu ist es erforderlich, dass die Wärmepumpe über einen eigenen Stromzähler verfügt. Die erzeugte Wärmemenge der Pumpe kann mit einem speziellen Wärmemengenzähler ermittelt werden, der bereits in viele Wärmepumpen integriert ist. Auf der Basis dieser ermittelten Daten lässt sich schließlich die konkrete JAZ bestimmen.

Theoretisch können anhand des COP Voraussagen zur JAZ getroffen werden. Allerdings müssen diese Werte nicht mit den Praxiswerten übereinstimmen. Denn so hat das jeweilige Klima u.a. direkten Einfluss auf die Leistungsaufnahme der Wärmepumpe. In kalten Wintern erzielt eine reine Luft-Wärmepumpe zum Beispiel eher niedrigere JAZ als in wärmeren Wintern. Daraus ergibt sich, dass die Jahresarbeitszahl am besten über mehrere Jahre hinweg ermittelt wird, um eine eindeutige Aussage treffen zu können.

Als Verbraucher haben Sie die Möglichkeit, die JAZ auch online auf der Seite des Bundesverbands Wärmepumpe e.V. zu berechnen. Den entsprechenden JAZ-Rechner finden Sie dort.

Allgemein weisen die unterschiedlichen Arten von Wärmepumpen auch unterschiedliche JAZ auf. Dementsprechend sind zum Beispiel Wasser-Wasser-Wärmepumpen mit einer zu erwartenden Jahresarbeitszahl von durchschnittlich 5 am effizientesten. Sole-Wasser-Wärmepumpen mit Erdsonde kommen auf JAZ von 4 bis 4,5, während die gleichen Systeme mit Flächenkollektoren nur eine JAZ von 3,5 bis 4 im Schnitt erreichen. Luft-Wasser-Wärmepumpen sind mit einer durchschnittlichen JAZ von 2,5 am wenigsten effizient, wenn es um die Erzeugung von Wärmeenergie geht.

Wichtig: Hierbei handelt es sich lediglich um Richtwerte und Kennzahlen. In der Praxis können deutlich höhere Werte entstehen.

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So können Sie die Stromkosten der Wärmepumpe mit Hilfe der Jahresarbeitszahl kalkulieren:

Die Jahresarbeitszahl kann Ihnen dabei helfen, den Stromverbrauch Ihrer Wärmepumpe zu berechnen. Hierzu wird die Heizleistung der Pumpe durch die Jahresarbeitszahl multipliziert mit den Heizstunden pro Jahr dividiert.

Liegt die Nennleistung Ihrer Wärmepumpe bei 10 kW und beträgt die JAZ 5 und Sie wollen 2.000 Stunden pro Jahr heizen, beträgt die Rechnung:

10 kW / 5 * 2.000 = 4.000 kWh

Faustregel:

Auf der Basis dieser Rechnung können Sie ganz schnell ermitteln, ob sich eine Wärmepumpe lohnen kann. Ist die Jahresarbeitszahl höher als der Quotient von Strompreis für den Wärmepumpenstrom und Kilowattstundenpreis eines Energieträgers wie Gas, Öl oder Pellets, lohnt sich die Anschaffung einer Wärmepumpe.

Ein Beispiel:

Kostet die kWh Strom 22 Cent und die kWh Erdgas 7 Cent, ergibt sich folgende gerundete Rechnung:

22/ 7 = 3,14

Die JAZ müsste dann über 3,14 liegen, damit sie sich im Vergleich zur Wärmeerzeugung mit Gas lohnt.

TIPP: Viele Energieversorger bieten rabattierte Stromtarife für Wärmepumpen an. Damit können Sie die jährlichen Stromkosten zusätzlich senken.

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