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Leistungszahl von Wärmepumpen

Was sagt die Leistungszahl einer Wärmepumpe aus und wie kann diese bei der Auswahl von Wärmepumpen helfen?

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Berechnung der Leistungszahl

Ein wichtiger Faktor bei der Beurteilung der Leistungszahl einer Wärmepumpe ist die jeweils geltende Vorlauftemperatur im Heizungssystem (Foto: energie-experten.org)
Ein wichtiger Faktor bei der Beurteilung der Leistungszahl einer Wärmepumpe ist die jeweils geltende Vorlauftemperatur im Heizungssystem (Foto: energie-experten.org)

Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe wird durch die Leistungszahl - auch Coefficient Of Performance oder kurz COP genannt - beschrieben. Während der COP üblicherweise als Effizienzkriterium für die Heizleistung herangezogen wird, so ist die Energy Efficiency Ratio (EER) das Synonym zur Beschreibung der Effizienz der Kälteleistung.

Die Leistungszahl beschreibt das Verhältnis von Nutzleistung zu aufgenommener Leistung in Abhängigkeit einer bestimmten Quellentemperatur und Vorlauftemperatur.

Die Hersteller geben diese Randbedingungen in Buchstaben wie W = water (Wasser), B = brine (Sole), A = air (Luft) an. Muss z. B. bei einer Luftwärmepumpe mit einer Außenlufttemperatur von 0 °C (A0) und einer Vorlauftemperatur im Heizungssystem von 35 °C (W35) eine Kilowattstunde Strom eingesetzt werden, um 3 Kilowattstunden Wärme zu erzeugen, so beträgt die Leistungszahl (COP) in diesem Fall eine Drei.

Der Coefficient of Performance ist also der Quotient aus entstehender Wärmemenge und eingesetzter Strommenge in einem bestimmten Betriebszustand.

Unterschiede zur Jahresarbeitszahl

Die Leistungszahlen von Wärmepumpen haben sich in den vergangenen Jahren kontinuierlich verbessert (Grafik: Wärmepumpen-Testzentrum der Interstaatlichen Hochschule für Technik Buchs)
Die Leistungszahlen von Wärmepumpen haben sich in den vergangenen Jahren kontinuierlich verbessert (Grafik: Wärmepumpen-Testzentrum der Interstaatlichen Hochschule für Technik Buchs)

Im Gegensatz zur Jahresarbeitszahl, die den Wirkungsrad der Wärmepumpe über den sich ganzjährig verändernden Temperaturbedingungen wiedergibt, bewertet die Leistungszahl ausschließlich die Qualität des Wärmepumpenprozesses. Die Leistungszahl wird vom Wärmepumpenhersteller unter Laborbedingungen gemäß nach EN255 und EN14511 gemessen und für bestimmte Betriebspunkte d.h. bei bestimmten Wärmequellen-Eintrittstemperaturen und Heizwasser-Vorlauftemperaturen ermittelt. Leistungszahlen dienen der Planung der Heizleistung von Wärmepumpenanlagen und können nicht zur Aussage des letztlichen Stromverbrauchs der Wärmepumpe herangezogen werden.

Auswahl nach Wärmepumpenleistung

Die Leistungszahl kann im Gegensatz zur Jahresarbeitszahl nicht durch die Wahl der Wärmequelle und des Wärmeverteilsystems beeinflusst werden, sondern ist aus systemtechnischer Sicht vom Hersteller vorgegeben. Daher dient die Leistungszahl Endkunden und auch Installateuren von Wärmepumpen als ein Kriterium bei der Auswahl von Wärmepumpen. Neben den Herstellerangaben bietet dabei die Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs in der Schweiz eine übersichtliche Orientierung anhand umfangreicher Listen mit unabhängig in der Praxis gemessenen Leistungszahlen:

Trotzdem ist bei der Auswahl von Wärmepumpen nach der Leistungszahl zu beachten, dass hohe Leistungszahlen einzelner Wärmepumpen unter anderen Temperaturbedingungen wiederum schlechter als andere Leistungszahlen ausfallen können. Daher sollte zur Beurteilung der Leistung einer Wärmepumpe eher die Jahresarbeitszahl herangezogen werden.

Tabelle: Überblick über gängige Leistungszahlen
Kürzel Bezeichnung Anwendung
COP Coefficient Of Performance Heizen
SCOP Seasonal Coefficient Of Performance Heizen
ESCOP European Seasonal Coefficient Of Performance Heizen
EER Energy Efficiency Ratio Kühlen
SEER Seasonal Energy Efficiency Ratio Kühlen
ESEER European Seasonal Energy Efficiency Ratio Kühlen

Saisonale Leistungszahlen SCOP und ESCOP

Neben der klassichen Leistungszahl COP wurden im Zuge der Energy related Product-Richtline (ErP) die Seasonal EER (SEER) bzw. der Seasonal COP (SCOP) gemäß der DIN EN 14 825 als weitere Maßzahlen für die Leistung von Wärmepumpen eingeführt, um insbesondere die saisonal schwankende Effizienz besser abbilden zu können.

SCOP

Der gravierende Unterschied zu COP und EER ist, dass die Leistungsmessung des SCOP nicht nur bei einer einzigen Temperatur, sondern bei vier unterschiedlichen Temperaturwerten stattfindet. Dies ermöglicht es u.a., die Effizienzvorteile eines vermehrt üblichen Teillastbetriebes u.a. mit Inverter-Kompressoren einer Wärmepumpe nun mit mehr als 90 % der Betriebszeit innerhalb einer Leistungszahl auszudrücken. Zudem berücksichtigt der SCOP auch die Leistung des elektrischen Heizstabes.

ESCOP

Die Leistungszahlen ESEER und ESCOP (das „E“ steht für „European“) basieren ebenfalls auf die saisonale Effizienz berücksichtigende Berechnungsmethoden, sind jedoch deutlich einfacher als SEER und SCOP zu berechnen, da z. B. Standby-Verluste unberücksichtigt bleiben. Da nicht alle Hersteller die gleichen Verfahren bzw. Messwerte anwenden, sollten diese Leistungszahlen vor einem Vergleich näher geprüft werden.

ETAs oder „jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz“

Die „Jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz ηS“ bezeichnet den Quotienten aus dem von einem Raumheizgerät, einem Kombiheizgerät, einer Verbundanlage gedeckten Raumheizungsbedarf in einer bestimmten Heizperiode und dem jährlichen Energieverbrauch zur Deckung dieses Bedarfs in %.

Die ETA wird aus der jahreszeitbedingten Leistungszahl (SCOP) durch Division mit 2,5 errechnet und drückt „quasi“ aus, wie viel Primärenergie für eine Kilowattstunde Wärme benötigt wird. Die Berechnung erfolgt unter der europäischen Annahme, dass der Primärenergiefaktor für Strom bei 2,5 liegt.

Fazit: COP und EER verlieren als Leistungsindikatoren an Bedeutung

An die Stelle der Leistungszahlen COP und EER treten SCOP und SEER, die nicht nur eine breitere Beurteilungsbasis bieten, sondern auch den Teillastbetrieb von Inverter-Kompressoren und damit den Stand der Technik für diese Maßzahlen berücksichtigen. ESEER und ESCOP bieten eine ähnliche Basis, jedoch ausschließlich für Kaltwassererzeuger. Um die Wirtschaftlichkeit von Produkten neutral beurteilen zu können, müssen die Wärmepumpen-Hersteller die Grundlagen ihrer Messungen transparent darstellen, um so den Fachplaner, Anlagenbauer oder das Fachhandwerk zu unterstützen.

Experten-Wissen: Seit dem 01. Januar 2012 gilt für Wärmepumpen die Leistungszahl als Förderkriterium des EU-Umweltzeichens (auch Euro-Blume oder EU-Blume genannt): Der COP-Wert elektrisch betriebener Wärmepumpen sowie die Heizzahl bei Gasmotor- oder Gasabsorptionswärmepumpen müssen die Mindestwerte gemäß dem europäischen Umweltzeichen "Euroblume" einhalten.

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"Leistungszahl der Wärmepumpe" wurde am 04.10.2016 das letzte Mal aktualisiert.