Letzte Aktualisierung: 03.02.2024

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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

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

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.

Experten-Wissen: Die Berechnung der Leistungszahl nach DIN EN 255 bezieht sich eigentlich auf die Warmwasserbereitung. Sie wird bei einer Spreizung auf der Verflüssigungsseite von 10 K gemessen und stimmt mit den tatsächlichen Bedingungen bei einer Flächenheizung nicht unbedingt überein. Bei nur 25 °C Rücklauftemperatur ist eine Heizsituation kaum mehr gegeben, aber die gemessenen Werte sind besser als bei der DIN EN 14511, hier wird mit einer Spreizung von 5 °K gemessen. Die Leistungszahl wird dadurch etwa 8 % schlechter. Die DIN EN 14511 ist heute die entscheidende Richtlinie zur Feststellung der Leistungszahlen EER und COP sowie des Stromverbrauchs, der Leistung und der Leistungsaufnahme und offiziell etablierter Nachfolger der zurückgezogenen Reihen DIN EN 12055 und DIN EN 255, welche nicht mehr an den Stand der Technik sowie die Richtlinien angepasst wurden.

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 Leistungszahlenfür Luft/Wasser-Wärmepumpen, Sole/Wasser-Wärmepumpen, Wasser/Wasser-Wärmepumpen und Brauchwasser-Wärmepumpen.

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

Die Leistungszahl COP (Coeffizient of Performance) ist ausschließlich auf einen einzigen Betriebspunkt hin ausgelegt. Das führte dazu, dass Wärmepumpen-Hersteller teilweise ihre Geräte genau auf diesen Betriebspunkt hin optimierten. So wurde von der Gesamtleistung des Produktes her eine Effizienz bescheinigt, die durch die technische Ausstattung der Wärmepumpe unter Umständen nicht gerechtfertigt war.

Neben der klassichen Leistungszahl COP wurden im Zuge der Energy related Product-Richtline (ErP) daher 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 - das "S" steht für "seasonal" - nicht nur bei einer einzigen Temperatur, sondern bei vier unterschiedlichen Temperaturwerten stattfindet. Das bedeutet, dass mehrere realistische Messpunkte innerhalb der vier Jahreszeiten definiert sind. Diese fließen alle in die Einstufung der Energieeffizienzklasse ein. 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. Auch hierdurch konnten die Angaben zur Effizienz einer Wärmepumpe bisher verzerrt werden.

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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