Der Wärmepumpe Wirkungsgrad einfach erklärt

Eine Heizung verwandelt die zur Verfügung gestellte Energie in die benötigte Wärme um. Bei einer Gasheizung wird Gas zugeführt oder Öl bei einer Ölheizung. Die Heizsysteme arbeiten je nach genutztem Energieträger mit unterschiedlicher Effizienz.

Der Energieeffizienzwert der Systeme wird mit dem Wirkungsgrad bezeichnet. Wärmepumpen weisen hier einen hohen Effizienz-Wert auf. Was es mit dem Wärmepumpen Wirkungsgrad auf sich hat und weshalb er so hoch ist wie in diesem Artikel nachgegangen.

Durch den Wirkungsgrad Wärmepumpe wird angegeben, wie effizient das System die zugeführte Energie in Wärme umwandelt. Ein hoher Wirkungsgrad bei einer Wärmepumpe bedeutet, dass ein geringer Energieverlust bei der Umwandlung der Energie entsteht.

Die Berechnung des Wärmepumpen Wirkungsgrad erfolgt mit folgender Formel:

• abgegebene Leistung der Wärme ÷ Energieaufwendung = Wirkungsgrad

Vergleicht man den Wärmepumpen-Wirkungsgrad mit dem Wirkungsgrad anderer Heizsysteme, so ist er als relativ hoch zu bezeichnen. Durch den hohen Wirkungsgrad sind Wärmepumpen eine äußerst effiziente Option im Bereich der Heizungssysteme.

Der Wirkungsgrad liegt bei Wärmepumpen je Modell zwischen 2 und 5. Das bedeutet, dass der Wirkungsgrad Wärmepumpe zwischen zwei- bis fünffach höher ist als bei herkömmlichen Heizsystemen. Begründet wird dies mit der Tatsache, dass der Energiebedarf Wärmepumpe für das Heizen zu circa drei Viertel aus der Außenluft, dem Grundwasser oder der Erde gewonnen wird.

Ein Viertel des Energiebedarfes einer Wärmepumpe ist der benötigte Strom, um Wärme zur Nutzung umzuwandeln.

Betrachtet man den Wirkungsgrad anderer Heizsysteme, so liegt die Wärmepumpe klar an erster Stelle. Eine Gasheizung zum Beispiel wandelt mittels 20.000 kWh Erdgas rund 18.000 kWh Wärme um. Der Wirkungsgrad der Gasheizung liegt somit bei circa 0.9.

Ist die Gasheizung schon in die Jahre gekommen, rund 20 Jahre, und nutzt eine veraltete Technik, so erreicht sie nur maximal 0,7. Eine moderne Ölheizung erreicht zwischen circa 0,8 und circa 0,9. Bei den Pellets-Heizungen liegt der Wirkungsgrad mit circa 0,85 bis circa 1,03 nur gering darüber.

Der enorm hohe Wärmepumpen Wirkungsgrad entsteht dadurch, dass keine Brennstoffe zur Wärmeerzeugung benötigt werden. Der Wärmepumpe Energiebedarf wird gedeckt durch die Wärme der Außenluft, der Wärme aus dem Erdreich oder dem Grundwasser. Diese natürliche Wärme wird durch elektrische Energie in Heizenergie umgewandelt.

Im Gegensatz zu anderen Heizsystemen stellt der Wirkungsgrad Wärmepumpe dar, wie viel Wärmeenergie benötigt wird, um Heizungswärme zu erzeugen. Bei anderen Heizungen muss hingegen berechnet werden, wie viel Wärme aus Gas oder Öl zum Beispiel erzeugt werden kann.

Diese Ergebnisse werden danach mit dem elektrischen Energieverbrauch während der Umwandlung zu nutzbarer Wärme benötigt. Eine Wärmepumpe mit dem Wirkungsgrad 4 zum Beispiel erzeugt vier Einheiten nutzbare Wärmeenergie und verbraucht nur eine Einheit elektrische Energie.

Der Wirkungsgrad Wärmepumpe verändert sich im Laufe des Jahres, da die Wärmequellen-Temperatur aufgrund der Jahreszeiten schwankt. Während im Sommer die Außentemperatur in der Regel als hoch zu bezeichnen ist, fällt die Temperatur im Winter des Öfteren auf 0° oder weniger.

Durch die niedrigeren Temperaturen benötigt eine Wärmepumpe einen höheren Anteil an elektrischer Energie, um die erhaltene Wärme auf das benötigte Niveau zu bringen. Aus diesem Grund liegt der COP für Luftwärmepumpen im Durchschnitt des Jahres bei circa 2,5 bis 3,5.

Bei Erdwärmepumpen hingegen befinden sich die Sonden in mehreren Metern Tiefe (50 Meter und mehr), wodurch fast keine Temperaturschwankungen bestehen. Der Wirkungsgrad ist hier mit circa 4 bis zu circa 4,5 höher.

Grundwasser-Wärmepumpen weisen über ein Jahr betrachtet den besten Wärmepumpe Wirkungsgrad auf. Die Temperatur des Grundwassers beträgt das ganze Jahr über rund 12°. Dadurch erreicht eine Grundwasserwärmepumpe einen Wirkungsgrad von rund 5 und sogar mehr.

Neben der genutzten Energiequellen der Wärmepumpe beeinflussen noch weitere Faktoren den Wirkungsgrad Wärmepumpe enorm.

Beeinflussende Faktoren sind zum Beispiel:

Ist ein Gebäude zum Beispiel schlecht gedämmt, so ist die benötigte Vorlauftemperatur höher, um das Gebäude zu erwärmen. Das bedeutet kurz und knapp, um wohl temperierte Räume zu erhalten, muss das Heizwasser des Heizsystems höhere Temperaturen aufweisen.

Beschreibungen, Angaben und weitere Informationen bezüglich Wärmepumpen enthalten des Öfteren Abkürzungen, die nicht geläufig sind. Um hier ein bisschen Licht ins Dunkel zu bringen eine kurzer Überblick über die benutzten Kürzel und deren Bedeutung.

Die Bedeutung COP:
Gerade im Bereich der Wärmepumpen, die die Wärme der Umwelt nutzen, wird der Wirkungsgrad sehr oft als COP bezeichnet. COP steht für “Coefficient of Performance".

Die Bedeutung von SCOP:
Der schwankende Wärmepumpen Wirkungsgrad im Jahresverlauf beeinflusst die JAZ- und COP-Werte, wodurch keine Übereinstimmung auftritt. Die saisonbedingte Leistungszahl ist daher ein wichtiger Bewertungsfaktor. Diese saisonbedingte Leistungszahl wird mit SCOP abgekürzt. SCOP bedeutet “Seasonal Coefficient of Performance”.

Der SCOP-Wert basiert auf den vorgegebenen Betriebswerten von COP die nach Häufigkeit gewichtet miteinander verrechnet werden. Dadurch ist es möglich, bereits bei der Planung des Wärmepumpen-Systems die richtige Wahl zu treffen.

Die Bedeutung von JAZ:
Wegen der äußeren Einflüsse, den Temperaturschwankungen, wird außer dem COP eine weiterer Zahlenwert benötigt. Dieser Zahlenwert gibt die Leistungsfähigkeit einer Wärmepumpe an und wird mit JAZ abgekürzt. Dieser Wert setzt den Wärmeertrag und die benötigte elektrische Energie ins Verhältnis. Das Kürzel JAZ steht für Jahresarbeitszahl und bezeichnet die Effizienz der Wärmepumpenanlage in einem Betriebsjahr.

Die Bedeutung des ETAs-Wert:
Der ETAs-Wert gibt an, wie effizient ein Heizungssystem die erforderliche Energie umwandelt in nutzbare Wärme. Kurz und knapp bedeutet das, dass der ETAs-Wert die durch die Jahreszeiten bedingte Heizungseffizienz der Heizungsanlage in Räumen beziffert.

ETA steht hier für den griechischen Buchstaben „η“ und „s“ für „seasonal“.

Damit effiziente Ergebnisse von der Wärmepumpe erhalten werden, ist es wichtig, schon bei der Planung den optimalen Ort für die Aufstellung festzulegen. Wird dieser Ort perfekt gewählt, so kann mit einer hohen Effizienz des Systems gerechnet werden.

Bei einer bereits installierten Wärmepumpenanlage besteht die Möglichkeit, die Effizienz mit einem stärkeren, effizienten Kompressor zu erhöhen. Den größten Erfolg kann man erzielen, wenn die Temperatur der genutzten Wärmequelle und die benötigte Vorlauftemperatur des Heizungssystems im annähernd gleichen Bereich liegen.

Dadurch verringert sich der elektrische Energiebedarf Wärmepumpe, wodurch die Stromkosten nicht erhöht werden. Eine Verringerung der Vorlauftemperatur von zum Beispiel nur 5° kann eine Erhöhung der JAZ bis zu circa 10 Prozent bringen.

Durch den hohen Wirkungsgrad sind Wärmepumpen eine besonders effiziente Möglichkeit, um umweltfreundlich Wärme zu produzieren. Wichtig ist jedoch vor der Anschaffung die örtlichen Gegebenheiten zu berücksichtigen, wodurch die richtige Wärmepumpe-Variante gewählt werden kann.

Gleichzeitig gilt, dass bei einem Wechsel des Heizungssystems die vorhandenen Heizkörper mit der Wärmepumpe kompatibel sind. Nur dann ist gewährleistet, dass die erbrachte Wärmepumpe Temperatur ausreicht. In vielen Fällen lohnt es sich, die Heizkörper anzupassen oder beispielsweise für eine Fußbodenheizung zu sorgen.

Der Wärmepumpe Wirkungsgrad ist gegenüber anderen Heizsystemen um ein Vielfaches höher und der Energiebedarf geringer. Dadurch werden Energiekosten langfristig gesenkt und zusätzlich die Umwelt geschont werden. Ein weiterer Faktor, der nicht außer Acht gelassen werden sollte, ist, dass die Anforderungen der Nutzungsvorgaben 65 Prozent erneuerbare Energien zu nutzen erfüllt werden. Insbesondere in Verbindung mit Solarenergie sind Wärmepumpen enorm energiesparend.