Wirkungsgrad der Wärmepumpe: Das sollten Sie wissen

Der Wirkungsgrad der Wärmepumpe einfach erklärt

Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe gibt an, wie viel Heizleistung die Wärmepumpe im Verhältnis zu der aufgewendeten Energie erzeugen kann.

Formel: abgegebene Wärmeleistung / aufgewendete Energie = Wirkungsgrad

Normalerweise liegt der Wirkungsgrad eines Heizsystems im Idealfall bei max. 100 Prozent. Denn das bedeutet, dass genauso viel Energie erzeugt, wie aufgewendet wird. Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe liegt im Schnitt zwischen 300 und 500 Prozent. Sie erzeugt demnach drei- bis fünfmal mehr Energie, als sie aufwendet.

Wieso liegt der Wirkungsgrad von Wärmepumpen bei über 100 %?

Der Wirkungsgrad dient zur Ermittlung der Energiekosten, daher wird nur kostenpflichtige Energie in die Rechnung miteinbezogen. Da Wärmepumpen als Wärmequelle zu 75 Prozent kostenfreie Umweltenergie nutzen, wird ihr Wirkungsgrad signifikant erhöht. Nur zur Komprimierung des Kältemittels wird kostenpflichtiger Strom benötigt. Dabei gilt: Je niedriger der Kompressionsgrad, desto geringer ist der Stromverbrauch der Wärmepumpe.

Exkurs: Funktion der Wärmepumpe

Wärmepumpen funktionieren völlig anders, als konventionelle Heizsysteme. Sie unterscheiden sich in drei Grundarten:

• Sole-Wasser-Wärmepumpen (Erdwärmepumpen)
• Luft-Wasser-Wärmepumpen (Luftwärmepumpen)
• Wasser-Wasser-Wärmepumpen (Wasserwärmepumpen)

Unabhängig von der Wärmepumpenart zirkuliert in jeder Anlage ein flüssiges Kältemittel. Dieses nimmt die Wärmeenergie aus der Umwelt auf und verdampft bereits bei sehr niedrigen Temperaturen. Dadurch erzielen Wärmepumpen auch bei zweistelligen Minusgraden hohe Wirkungsgrade. Der strombetriebene Kompressor saugt den Kältemitteldampf an und verdichtet ihn. Mit steigendem Druck erhöht sich auch das Temperaturniveau. Im Anschluss wird der heiße Kältemitteldampf durch einen Kondensator wieder verflüssigt und an das Heizsystem abgegeben. Ein Entspannungsventil sorgt dafür, dass sich der Druck des Kältemittels wieder reduziert und es in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt. Nun kann der Kreislauf wieder von vorn beginnen.

Wirkungsgrad Wärmepumpe: Beispiel Luft-Wasser-Wärmepumpe

Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Umgebungsluft als Wärmequelle. Auch wenn es draußen sehr kalt ist, arbeiten Luft-Wasser-Wärmepumpen noch mit einem hohen Wirkungsgrad. Denn moderne Anlagen büßen auch bei zweistelligen Minusgraden nichts von ihrer Effizienz ein. Auch wenn die Temperaturen noch geringer sind, heizen sie zuverlässig weiter. Nicht umsonst weist der kühle, skandinavische Raum die mit Abstand höchste Wärmepumpendichte in Europa auf.

Ab einer bestimmten Minustemperatur muss allerdings der integrierte Heizstab unterstützend zum Einsatz kommen. Dieser Prozess erhöht den Stromverbrauch, macht allerdings nur rund 1 bis 2 Prozent des jährlichen Energiebedarfs aus. Damit kann der Wirkungsgrad einer Luft-Wasser-Wärmepumpe selbst an sehr kalten Tagen bei etwa 250 Prozent liegen.

Um den Wirkungsgrad einer Luft-Wasser-Wärmepumpe zu maximieren, ist es wichtig, dass sie korrekt dimensioniert und installiert wird. Auch eine regelmäßige Wartung und Reinigung der Anlage kann dazu beitragen, dass der Wirkungsgrad erhalten bleibt.

Hinweis: Die Luft-Wasser-Wärmepumpe von thermondo arbeitet bis zu einer Temperatur von -28 Grad noch effektiv.

Wirkungsgrad Wärmepumpe: Faktoren für die Ermittlung

Für den Wirkungsgrad einer Wärmepumpe spielen drei Faktoren eine wichtige Rolle:

• Kältemittel

Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe wird maßgeblich vom eingesetzten Kältemittel beeinflusst. Ein Kältemittel, das rasch verdampft und kaum Wärme verliert, trägt zu einem höheren Wirkungsgrad bei. Viele Wärmepumpenhersteller setzen synthetische Kältemittel ein, da diese nach heutigem Stand eine noch höhere Energieeffizienz erzielen. Dies spielt besonders in weniger gut isolierten Bestands- und Altbauten eine Rolle, da die Wärmepumpe dort in der Regel mehr Energie aufwenden muss. In der Zukunft sollen Wärmepumpen jedoch immer mehr natürliche Kältemittel verwenden – beispielsweise Propan – da diese umweltfreundlicher sind und ebenfalls gute Wirkungsgrade erzielen.

• Temperaturdifferenz

Die Differenz zwischen der Temperatur im Hausinneren und dem Außenbereich wirkt sich ebenfalls auf den Wirkungsgrad einer Wärmepumpe aus. Sind die Außentemperaturen sehr niedrig, muss sie mehr Energie aufwenden, um die gewünschte Wärme im Innenraum aufrechtzuerhalten. Infolgedessen kann der Wirkungsgrad der Wärmepumpe bei sehr niedrigen Temperaturen abnehmen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass moderne Anlagen speziell für den Einsatz in kälteren Klimazonen entwickelt wurden und auch bei niedrigen Temperaturen eine gute Leistung erbringen.

• Vorlauftemperatur

Die Vorlauftemperatur des Heizsystems nimmt ebenfalls Einfluss auf den Wirkungsgrad einer Wärmepumpe. Eine niedrige Vorlauftemperatur von 35 Grad bei einer Fußbodenheizung führt zu einer hohen Effizienz der Anlage mit geringem Energiebedarf. Im Gegensatz dazu erzielt eine höhere Vorlauftemperatur von 60 Grad bei kleineren Heizkörpern in einem Altbau etwas niedrigere Wirkungsgrade. Moderne Wärmepumpen heizen jedoch auch ohne Fußbodenheizung sehr effizient und erreichen hohe Wirkungsgrade. Die Kombination aus Fußbodenheizung und Wärmepumpe schafft lediglich optimale Bedingungen für die höchste Effizienz.

Gut zu wissen: Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe ist nicht konstant und kann sich im Laufe der Zeit verändern. Eine regelmäßige Heizungswartung kann dazu beitragen, die Effizienz zu verbessern und die Lebensdauer der Wärmepumpe zu verlängern.

Wirkungsgrad Wärmepumpe: Wichtig zur Ermittlung des Stromverbrauchs

Wenn Sie darüber nachdenken, eine Wärmepumpe anzuschaffen und einen Überblick zum möglichen Stromverbrauch bekommen möchten, können Sie dafür Ihre vorherigen Verbräuche nutzen. Dabei ist es besonders wichtig, den hohen Wirkungsgrad der Wärmepumpe bei der Berechnung zu berücksichtigen. Wenn Sie derzeit bspw. eine Gasheizung nutzen, die einen Jahresenergieverbrauch von 15.000 kWh aufweist, wird die neue Wärmepumpe ca. 3.000 bis 5.000 kWh Strom pro Jahr benötigen. Allerdings ist dies nur ein grober Richtwert, da u. a. die Gebäudeeffizienz und die verwendeten Heizkörper den Stromverbrauch beeinflussen können.

Formel: Wärmebedarf in kWh / Wirkungsgrad * 100 = Energieverbrauch in kWh

Dies ist ein wesentlicher Vorteil, da Wärmepumpen im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen weniger Energie verbrauchen, um dieselbe Menge Wärme zu erzeugen.

Verschiedene Leistungszahlen der Wärmepumpe

Neben dem Wirkungsgrad für Wärmepumpen gibt es noch weitere Leistungszahlen, die Auskunft zur Effizienz geben. Zwar werden diese oftmals mit dem Wirkungsgrad gleichgesetzt, das ist allerdings nicht richtig. Denn es handelt sich um andere Messgrößen, die für unterschiedliche Zwecke hinzugezogen werden können.

• Jahresarbeitszahl (JAZ):

Die Jahresarbeitszahl ist eine wichtige Leistungszahl für Wärmepumpen. Nicht zuletzt, weil sie eine bestimmte JAZ erfüllen müssen, um von der Heizungsförderung zu profitieren. Dafür muss sie so ausgelegt sein, dass sie ab 2024 eine errechnete JAZ von mindestens 3,0 erreicht.

Um die Jahresarbeitszahl zu ermitteln, muss die erzeugte Wärmemenge durch die dafür eingesetzte Strommenge geteilt werden. Je höher die Jahresarbeitszahl, desto geringer fallen die Heizkosten aus.

Um zu ermitteln, wie viel Strom Ihre Wärmepumpe pro Jahr verbraucht, können Sie die Jahresarbeitszahl nutzen. Dafür sollte die Anlage mindestens ein Jahr im Betrieb sein. Nach diesem Zeitraum kann die tatsächliche JAZ bestimmt und in folgende Formel eingesetzt werden:

Heizleistung / Jahresarbeitszahl x Heizstunden = Stromverbrauch pro Jahr

Gut zu wissen: Unsere Luft-Wasser-Wärmepumpe erfüllt die Fördervoraussetzungen zur JAZ.

• Coefficient of Performance (COP)

Auch der COP (Coefficient of Performance) gibt an, wie sparsam und effizient eine Wärmepumpe arbeitet. Allerdings wird dieser unter vergleichbaren Betriebs- bzw. Labor-Bedingungen bestimmt. Wie bei der JAZ wird zur Berechnung das Verhältnis aus der durch die Wärmepumpe erzeugte Wärme zu der dazu benötigten Menge Strom ermittelt. Allerdings wird der COP unter konstanten Testbedingungen ermittelt und spiegelt daher nur eine Momentaufnahme dar.

Der COP beziffert die Leistungszahl einer Wärmepumpe und sollte vom Hersteller auf einem Datenblatt vermerkt werden. Somit können Käufer auch vor dem Kauf die Effizienz verschiedener Wärmepumpen miteinander verglichen.

• Seasonal Coefficient of Performance (SCOP)

Etwas genauer als der COP ist der SCOP, da bei seiner Ermittlung noch klimatische Verhältnisse hinzugezogen werden. Er wird aus dem COP-Wert in Abhängigkeit zur Außentemperatur ermittelt. Falls Ihnen der SCOP für die Kaufentscheidung einer Wärmepumpe zur Verfügung steht, ist dies also ein Vorteil. Effiziente Wärmepumpen sollten einen SCOP von 3,5 bis 5 aufweisen. Dabei ist es wichtig, die Außentemperatur, unter der der SCOP ermittelt wurde, zu beachten. Denn diese sollte für eine authentische Effizienzangabe möglichst niedrig sein.

Gut zu wissen: Die Luft-Wasser-Wärmepumpe von thermondo weist einen SCOP von 3,75 - 5,23 auf.

• Jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz (ETAs/ ηs-Wert):

Auch die jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz spielt für die staatliche Heizungsförderung eine Rolle, für die eine Wärmepumpe eine gewisse Prozentzahl aufweisen muss. Für die Ermittlung der ETAs muss der Primärenergiefaktor durch den SCOP geteilt werden. Der Primärenergiefaktor liegt in Europa einheitlich bei 2,5. Die ETAs wird in Prozent angegeben und sollte möglichst hoch sein.

Wichtig: Auch die Luft-Wasser-Wärmepumpe von thermondo erfüllt die Anforderung zur ETAs.

Wirkungsgrad Wärmepumpe: Fazit

Dank ihres hohen Wirkungsgrads gelten Wärmepumpen als besonders effizient. Denn ihre moderne und umweltfreundliche Technologie ermöglicht eine sparsame Wärmegewinnung. Durch den Einsatz einer Wärmepumpe können Sie daher nicht nur Ihre Energiekosten senken, sondern auch einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz leisten. Zudem sind sie mit ihr vor steigenden CO2-Steuern geschützt und erfüllen alle Anforderung zur Nutzungsvorgabe von 65 Prozent erneuerbarer Energien.

Luft-Wasser-Wärmepumpe mit hohem Wirkungsgrad

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