Die Energieeffizienz einer Wärmepumpe gibt an, wie viel Heizwärme aus einer eingesetzten Menge elektrischer Energie erzeugt werden kann. Sie wird durch verschiedene Kennzahlen wie COP, SCOP und JAZ ausgedrückt. Eine hohe Energieeffizienz bedeutet niedrigere Betriebskosten und einen geringeren CO₂-Ausstoß.
Energieeffizienz von Wärmepumpen
Wie sie gemessen wird und wie die unterschiedlichen Arten abschneiden
In Verbindung mit Strom aus erneuerbaren Energien arbeiten Wärmepumpen nahezu klimaneutral und gelten als äußerst effiziente Heizsysteme. Die Energieeffizienz einer Wärmepumpe ist dabei ein entscheidender Faktor für niedrige Betriebskosten und Umweltfreundlichkeit. Doch wie genau wird die Energieeffizienz von Wärmepumpen gemessen und sind alle Wärmepumpenarten gleich effizient? In diesem Artikel beantworten wir alle Fragen zur Energieeffizienz der verschiedenen Wärmepumpentypen.
Energieeffizienz Wärmepumpe: Warum sind Wärmepumpen so effizient?
Die hohe Energieeffizienz von Wärmepumpen beruht auf einem einfachen Prinzip: Sie nutzen Umweltwärme aus Luft, Erde oder Grundwasser und „pumpen” diese mithilfe elektrischer Energie auf ein höheres Temperaturniveau. Dabei erzeugen sie aus 1 Kilowatt (kW) Strom zwischen 3 und 5 kW Heizwärme. Diese Energieeffizienz ist mit konventionellen Heizsystemen unerreichbar.
Wie diese Bestandteile im Detail funktionieren, erfahren Sie in unserem Ratgeber zum Aufbau der Wärmepumpe.
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Wie wird die Energieeffizienz einer Wärmepumpe gemessen?
Um die Energieeffizienz einer Wärmepumpe einschätzen zu können, lohnt es sich, einen Blick auf die relevanten Kennzahlen zu werfen. Der physikalische Wirkungsgrad gibt grundsätzlich das Verhältnis zwischen nutzbarer und zugeführter Leistung an. Im Falle einer Wärmepumpe beschreibt er somit das Verhältnis von Wärme (Nutzleistung) zu Strom (zugeführte Leistung).
Für die Einschätzung und die Vergleichbarkeit der Energieeffizienz haben sich bei Wärmepumpen mehrere Kennzahlen etabliert:
COP (Coefficient of Performance)
Der COP gibt Auskunft über die Effizienz einer Wärmepumpe, wie sie unter bestimmten konstanten Temperaturen gemessen werden kann. Ein COP von 4,0 bedeutet beispielsweise, dass die Wärmepumpe aus 1 kW elektrischer Energie 4 kW Wärme erzeugt. Der Wert ist jedoch sehr theoretisch, da er nur eine Momentaufnahme bei einem einzigen Betriebspunkt darstellt und daher nur bedingt zur Vergleichbarkeit verschiedener Wärmepumpen eingesetzt werden kann.
SCOP (Seasonal Coefficient of Performance)
Der SCOP hat den COP als Standard weitgehend abgelöst und ermöglicht eine deutlich realistischere Bewertung der Energieeffizienz von Wärmepumpen. Er berücksichtigt verschiedene saisonale Temperaturen und mehrere Messpunkte über die gesamte Heizperiode. Er wird gemäß EN 14825 ermittelt und liefert somit ein umfassenderes Bild der tatsächlichen Effizienz. Für Deutschland gilt die mitteleuropäische Klimazone mit Referenzwerten bei −7°C, 2°C, 7°C und 12°C.
JAZ (Jahresarbeitszahl)
Die JAZ betrachtet ebenfalls das Verhältnis aus Wärmeertrag und eingesetzter elektrischer Energie. Sie bezieht sich jedoch nicht auf Laborwerte, sondern auf die Durchschnittswerte über ein gesamtes Betriebsjahr hinweg unter realen Bedingungen. Die JAZ berücksichtigt individuelle Faktoren wie Gebäudedämmung, Nutzerverhalten und Systemauslegung. So kann die Energieeffizienz eines jeden individuellen Wärmepumpensystems am genauesten abgeleitet werden.
ETAs (jahreszeitbedingte Raumheizungsenergieeffizienz)
Der ETAs-Wert geht noch einen Schritt weiter als der SCOP, da er zusätzlich den Primärenergiefaktor des Stroms berücksichtigt. Er wird für die Einstufung in Energieeffizienzklassen sowie für die staatliche Förderung herangezogen. Er ist besonders relevant für die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG).
Bei allen Kennzahlen gilt: Je höher der Wert, desto besser der Wirkungsgrad der Wärmepumpe.
Welche Wärmepumpenarten gibt es und wie effizient sind sie?
Für die Energieeffizienz einer Wärmepumpe spielt die Wärmequelle eine entscheidende Rolle:
- Luft/Wasser-Wärmepumpen nutzen Umgebungsluft (flexibel, günstig, JAZ 2,9-4,0)
- Sole/Wasser-Wärmepumpen (auch Erdwärmepumpe genannt) nutzen Erdwärme (höhere Energieeffizienz, JAZ ca. 3,9)
- Wasser/Wasser-Wärmepumpen nutzen Grundwasser (beste Energieeffizienz, JAZ ca. 5,0)
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Verschiedene Wärmepumpenarten im direkten Effizienzvergleich
Durch die verschiedenen Arten an Wärmequellen können die genannten Wärmepumpen unterschiedliche Effizienzwerte erreichen.
Typische COP-Richtwerte sind:
● Luft/Wasser-Wärmepumpen: COP von etwa 4,0 (bei A2/W35)
● Sole/Wasser-Wärmepumpen: COP von etwa 4,5 (bei B0/W35)
● Wasser/Wasser-Wärmepumpen: COP von etwa 5,5 (bei W10/W35)
Typische Jahresarbeitszahlen (deutlich aussagekräftiger für die reale Energieeffizienz):
● Luft/Wasser-Wärmepumpen: JAZ zwischen 2,9 und 4,0 (bei optimalen Bedingungen bis 5,0 möglich)
● Sole/Wasser-Wärmepumpen: JAZ von etwa 3,9
● Wasser/Wasser-Wärmepumpen: JAZ von etwa 5,0
Wichtig: Die Energieeffizienz von Wärmepumpen wird auch durch die Vorlauftemperatur der Heizung beeinflusst. Bis zu einer Vorlauftemperatur von 55°C arbeiten Wärmepumpen sehr effizient. Bei höheren Temperaturen lässt die Effizienz jedoch nach. Eine Absenkung der Vorlauftemperatur von 55 auf 40°C kann die JAZ um bis zu 20% erhöhen.
Ist die effizienteste Wärmepumpe immer die beste Wahl?
Die Wasser/Wasser-Wärmepumpe hat auf den ersten Blick die beste Energieeffizienz. Das bedeutet jedoch nicht, dass sie immer die beste Wahl ist.
Bei der Entscheidung über die Wärmepumpen-Art sind durchaus auch noch andere Faktoren zu berücksichtigen. Gerade der Kaufpreis und die Installationskosten sind hier nicht zu missachten. Denn Wasser/Wasser- und Sole/Wasser-Wärmepumpen kosten etwa das Zweieinhalbfache einer Luft/Wasser-Wärmepumpe.
Außerdem kann eine Luft/Wasser-Wärmepumpe nahezu überall und ohne Erschließungsaufwand eingesetzt werden. Bei Sole/Wasser-Wärmepumpen ist eine Tiefenbohrung oder eine Installation von Flächenkollektoren sowie eine behördliche Genehmigung notwendig, bei Wasser/Wasser-Wärmepumpen müssen Brunnen gebohrt werden und es besteht die Möglichkeit einer behördlichen Ablehnung wegen Wasserschutz.
Zusätzlich beeinträchtigen JAZ- und COP-Unterschiede von 1 bis 2 die Energieeffizienz nicht erheblich – alle drei Wärmepumpen-Arten sind in dieser Hinsicht sehr gut und erfüllen die Anforderungen des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) bezüglich der 65-Prozent-Regel für erneuerbare Energien problemlos.
So bleibt eine Wärmepumpe über einen langen Zeitraum effizient
Damit Ihre Wärmepumpe nicht nur auf dem Papier, sondern über die gesamte Betriebszeit möglichst effizient arbeitet, gibt es einiges zu beachten. Im Folgenden einige wichtige Tipps:
Achten Sie auf eine gute Wärmedämmung
Wenn durch eine unzureichende Wärmedämmung des Gebäudes, undichte Fenster und Türen sehr viel Wärme wieder an die Außenwelt abgegeben wird, muss die Wärmepumpe trotz hoher Energieeffizienz stärker und öfter als eigentlich notwendig arbeiten. Diese Mehrarbeit kann zu einer schnelleren Abnutzung führen und die tatsächliche Effizienz im Betrieb deutlich senken.
Wählen Sie ein passendes Wärmeverteilungssystem
Eine Wärmepumpe ist bestens für den Einsatz mit großen Heizkörpern oder Flächenheizungen, wie beispielsweise einer Fußbodenheizung, geeignet, da hierbei die Vorlauftemperaturen relativ niedrig gehalten werden können. Diese niedrigen Vorlauftemperaturen sind entscheidend für die Energieeffizienz: Wärmepumpen arbeiten bis zu einer Vorlauftemperatur von 55°C sehr effizient, bei höheren Temperaturen lässt die Effizienz jedoch nach. Eine Absenkung der Vorlauftemperatur von 55 auf 40°C kann die JAZ um bis zu 20% erhöhen.
Halten Sie die Wartungsintervalle Ihrer Wärmepumpe ein
Abnutzung (z. B. durch verstopfte Filter) oder Defekte von Komponenten können zu einem suboptimalen Betrieb oder gar zum Ausfall der Wärmepumpe führen. Auch veränderte Umgebungsparameter können dazu führen, dass die Einstellungen der Wärmepumpe nicht mehr für eine bestmögliche Energieeffizienz sorgen. Daher ist es wichtig, die Wärmepumpe regelmäßig von einem Experten warten zu lassen.
Lassen Sie sich von Experten beraten
Verschiedene Einflussfaktoren wie Größe und Nutzung des Gebäudes, Lage, örtliche Gegebenheiten und vieles Weitere sind bei der Planung, Installation und Inbetriebnahme der Wärmepumpe zu beachten. Nehmen Sie sich einen Experten zur Seite, der sie umfassend in allen Belangen berät, sodass sie bereits im Vorfeld mögliche Fehler ausschließen und teure Nacharbeiten sowie einen ineffizienten Betrieb vermeiden.
Top Beratung bei WOLF
Wenn Sie eine effiziente Wärmepumpe für Ihr Bestandsgebäude oder einen Neubau suchen, sollten Sie sich eingehend beraten lassen. Die richtige Dimensionierung und eine sorgfältige Planung sind entscheidend für eine effiziente Heizung. Die Experten von WOLF Heiztechnik helfen Ihnen gerne weiter.
Fazit: Die Energieeffizienz macht Wärmepumpen zum nachhaltigen Heizsystem
Möchten Sie Ihr neues Gebäude mit einer effizienten Heizung ausstatten oder Ihre Bestandsimmobilie nachhaltig sanieren, so ist eine Wärmepumpe fast immer eine effiziente, auf lange Sicht wirtschaftliche und umweltfreundliche Wahl. Unabhängig von der Wärmepumpenart gilt: COP und JAZ sind wichtige Kenngrößen, um die Effizienz von Wärmepumpen einzuschätzen. Nichtsdestotrotz sollte immer das gesamte Grundstück und die individuellen Lebens- und Verhaltensweisen in die Entscheidung einbezogen werden.
Häufig gestellte Fragen zur Energieeffizienz von Wärmepumpen
Wasser/Wasser-Wärmepumpen erreichen die höchste Energieeffizienz mit JAZ-Werten um 5,0 und damit den besten Wirkungsgrad aller Wärmepumpen-Arten, gefolgt von Sole/Wasser-Wärmepumpen (JAZ ca. 3,9). Luft/Wasser-Wärmepumpen haben mit JAZ-Werten zwischen 2,9 und 4,0 eine etwas geringere Energieeffizienz, sind dafür aber deutlich günstiger in der Anschaffung und flexibler einsetzbar.
Der COP misst die Energieeffizienz bei einem einzelnen, festen Betriebspunkt unter Laborbedingungen. Der SCOP berücksichtigt verschiedene saisonale Temperaturen über die gesamte Heizperiode und liefert einen realistischeren Wert. Die JAZ wird unter realen Bedingungen im tatsächlichen Betrieb gemessen und berücksichtigt individuelle Faktoren wie Gebäudedämmung und Nutzerverhalten. Für die Kaufentscheidung sind SCOP und zu erwartende JAZ am aussagekräftigsten.
Die Energieeffizienz lässt sich durch mehrere Maßnahmen optimieren: Eine gute Gebäudedämmung reduziert den Wärmebedarf. Niedrige Vorlauftemperaturen durch Flächenheizungen wie Fußbodenheizungen erhöhen die Effizienz deutlich. Regelmäßige Wartung und ein hydraulischer Abgleich sorgen für optimalen Betrieb.
Im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) können Sie bis zu 70% Zuschuss für den Einbau einer Wärmepumpe erhalten. Die Grundförderung beträgt 30%, hinzu kommen Boni für besonders energieeffiziente Wärmepumpen (5% Effizienzbonus), einkommensabhängige Boni und ein Geschwindigkeitsbonus. Voraussetzung ist, dass die Wärmepumpe bestimmte Mindestwerte bei der Energieeffizienz (ETAs-Werte) erfüllt. Alle förderfähigen Modelle sind in der BAFA-Liste aufgeführt.
Eine Wärmepumpe arbeitet wirtschaftlich, wenn die JAZ bei mindestens 2,5 liegt. Für die BEG-Förderung werden jedoch höhere Werte vorausgesetzt: Luft-Wasser-Wärmepumpen müssen einen ETAs-Wert von mindestens 145% (bei 35 °C) erreichen. In der Praxis erreichen moderne, qualitativ hochwertige Wärmepumpen deutlich höhere Werte.
