Letzte Aktualisierung: 25.08.2025

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Jahresarbeitszahl von Wärmepumpen: Kennzahlen & Berechnung

  • Was bedeutet die JAZ? JAZ steht für Jahresarbeitszahl und ist eine Kennzahl für die Effizienz einer Wärmepumpe über ein ganzes Jahr. Eine höhere JAZ bedeutet, dass weniger Strom für die gleiche Wärmemenge benötigt wird, was sich sowohl in niedrigeren Betriebskosten als auch in einer besseren Umweltbilanz ausdrückt.
  • Berechnung & Formel: Die Jahresarbeitszahl ist definiert als das Verhältnis von jährlich erzeugter Wärmemenge am Ausgang der Wärmepumpe geteilt durch den notwendigen Stromeinsatz – jeweils in kWh - an deren Eingang. Die JAZ wird als Quotient aus beiden Größen dargestellt: JAZ = Heizwärme / Stromverbrauch pro Jahr. Der BWP bietet einen Online-JAZ-Rechner nach VDI 4650-1 an.
  • Unterschied COP & JAZ: Im Gegensatz zur Leistungszahl (COP), die nur die Effizienz der Wärmepumpe in einem fest definierten Betriebszustand beschreibt, betrachtet die JAZ die Effizienz über das ganze Jahr hinweg – inklusive verschiedener Außentemperaturen und Heizphasen. Sie ist damit deutlich aussagekräftiger, da sie die individuellen Begebenheiten berücksichtigt.
  • Was sind EJAZ und SJAZ? Die EJAZ (Erzeuger-JAZ) misst die Effizienz direkt am Wärmepumpenausgang; berücksichtigt Stromverbrauch für Wärmequelle, Abtauzyklen etc. Die SJAZ (System-JAZ) bezieht darüber hinaus weitere Systemkomponenten wie Puffer, Speicher, Umwälzpumpen, Heizstab etc. mit ein. Für den objektiven Vergleich von Anlagen ist die SJAZ aussagekräftiger, da sie das gesamte System abbildet.
  • Was sind gute JAZ? Realistisch erreichbare JAZ-Werte liegen je nach Wärmepumpentyp unterschiedlich: Wasser/Wasser-Wärmepumpen erreichen häufig eine JAZ von etwa 5, Sole/Wasser-Wärmepumpen mit Erdsonden liegen bei ca. 4 bis 4,5, Luft/Wasser-Wärmepumpen erzielen JAZ von 2,5 bis 3,5.
  • Wie wird die JAZ gemessen? Um die JAZ zu erfassen, müssen sowohl ein Stromzähler für den elektrischen Verbrauch als auch ein Wärmemengenzähler (z. B. hinter der Wärmepumpe) installiert werden. Gemessene Werte können von prognostizierten abweichen – vor allem durch lange Kälteperioden oder Abweichungen in der Planung.
  • Wie kann man die JAZ steigern? Die JAZ ist vom Verhältnis zwischen Wärmequellen-Temperatur und Vorlauftemperatur abhängig. Um die JAZ technisch zu verbessern, können vor Allem die Vorlauftemperaturen durch z. B. größere oder spezielle Wärmepumpen-Heizkörper, durch eine Wärmedämmung oder durch einen hydraulischen Abgleich abgesenkt werden.

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Formel: Berechnung der Jahresarbeitszahl

Während die Leistungszahl (COP) beschreibt, wieviele Kilowattstunden Wärme aus einer Kilowattstunde Strom in einem bestimmten Betriebszustand erzeugt werden können, gibt die Jahresarbeitszahl (kurz JAZ) das Verhältnis vonausgehender Wärmemenge geteilt durch den verbrauchten Heizstrom über das gesamte Jahr hinweg bei unterschiedlichen Betriebszuständen wieder.

JAZ-Formel:\(β_{JAZ} = {Q_{ab} \over Q_{zu}}\)

"Qab" entspricht der abgegebenen thermischen Energie - die Nutzenergiemenge, die vom Wärmeübertrager (Heizkörper, Fußbodenheizung) an den Raum übergeben wird. "Qzu" ist die zugeführte elektrischen Energie. Beide Angaben werden in Kilowattstunden (kWh) gemessen.

Rechenbeispiel: Bei einem jährlichen Wärmebedarf von 20.000 Kilowattstunden und einem Verbrauch von 5.000 Kilowattstunden Strom im Jahr ergibt sich für die Wärmepumpe die JAZ nach der Formel: 20.000 kWh / 5.000 kWh = 4.

Damit ist die Jahresarbeitszahl (engl.: seasonal peformance factor, SPF) das wichtigste Beurteilungskriterium für den Wirkungsgrad, die Effizienz und daraus resultierend für die Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit der Wärmepumpe.

Im Vorwege einer Auswahlentscheidung für oder gegen eine spezielle Wärmepumpenart ist die Prognose der Jahresarbeitszahl jedoch äußerst schwierig. Daher werden in der Praxis VDI-Richtlinien (VDI 4650 Blatt 1: 2019-03) herangezogen, die eine Aussage über Jahresarbeitszahlen unter bestimmten Betriebsbedingungen zulassen.

Die Definition der JAZ wird teilweise noch unterteilt in EJAZ und SJAZ. Die sogenannte Erzeuger-Jahresarbeitszahl (EJAZ) wird direkt am Wärmeausgang (hinter der Wärmepumpe). DIE EJAZ berücksichtigt damit die Wärme am Ausgang der Wärmepumpe und die Abtauenergie bei Luft-Wärmepumpen sowie den Strom für die Wärmepumpe selbst und für die Erschließung der Kaltquellen Luft, Grundwasser oder Erdreich.

Im Gegensatz hierzu berücksichtigt die für die Energieeffizienz und den Klimaschutz maßgebliche System-Jahresarbeitszahl (SJAZ) auch noch weitere Verlustquellen wie Heizungspuffer- und Warmwasserspeicher, Notheizstab und Speicher-Ladepumpen. Die SJAZ bilanziert also die Nutzenergien des Wärmepumpensystems.

Berechnung bivalenter JAZ

Um die Jahresarbeitszahl einer bivalenten Wärmepumpe nach VDI 4650 Blatt 1 zu berechnen muss zunächst der Deckungsanteil (α) der Wärmepumpe mit Hilfe des Leistungsanteils (ξ) festgelegt werden. Dieser ist das Verhältnis von Heizleistung der Wärmepumpe bei Norm-Außentemperatur zur Heizlast der Anlage. Vereinfachend wird empfohlen, den teilparallelen Betrieb wie den alternativen Wärmepumpen-Betrieb zu behandeln.

Tabelle: Deckungsanteil (α) der Wärmepumpe je nach Leistungsanteil (ξ) in % nach VDI 4650 Blatt 1
Wärmequelle Betriebsweise 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40%
Sole, Wasser, Direktverdampfung alternativ 1,00 0,97 0,93 0,88 0,78 0,64 0,45
teilparallel 1,00 0,97 0,93 0,88 0,78 0,64 0,45
parallel 1,00 1,00 0,99 0,98 0,96 0,92 0,84
Luft alternativ 1,00 0,99 0,97 0,94 0,91 0,86 0,76
teilparallel 1,00 0,99 0,97 0,94 0,91 0,86 0,76
parallel 1,00 1,00 1,00 0,99 0,98 0,97 0,93

Die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe im Heizbetrieb wird für den parallelen und den alternativen/teilparallelen Betrieb auf unterschiedlichen Wegen berechnet:

  • Bivalent-paralleler Betrieb: Die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe (SCOPH) wird, wie auch in monovalenten Anlagen, mit der Auslegungstemperatur des Heiznetzes (Tvorl,max und Trückl,max) bei Norm-Außentemperatur (TN) ermittelt.
  • Bivalenter-alternativer oder -teilparalleler Betrieb: Für den bivalent-alternativen bzw. teilparallelen Heizbetrieb wird die Jahresarbeitszahl nicht mit der Auslegungstemperatur des Heizsystems berechnet, sondern mit der Betriebstemperatur am Abschaltpunkt. Die Außentemperatur am Abschaltpunkt (TA) wird planerisch festgesetzt (z. B. maximale Leistung, maximale Vorlauftemperatur, minimale Quellentemperatur etc.).

Die zugehörige Vorlauftemperatur (Tvorl) kann einerseits mit Hilfe von Diagrammen zur Vorlauftemperaturen/ Teillast bei Norm-Außentemperatur bestimmt werden.

Alternativ kann die zugehörige Vorlauftemperatur (Tvorl) mathematisch ermittelt werden. Dazu wird mit

  • der Außentemperatur am Abschaltpunkt (TA),
  • der Heizgrenztemperatur (THG) und
  • der Norm-Außentemperatur (TN)

das Teillastverhältnis (PLR) der bivalenten Wärmepumpe berechnet:

\(PLR = {T_{HG} - T_A \over T_{HG} - T_N}\)

Aus den Auslegungstemperaturen des Heiznetzes Tvorl,max und Trückl,max resultiert damit die Spreizung des Heizsystems ΔϑB am Abschaltpunkt:

\(Δϑ_{B} = {PLR \cdot (T_{vorl,max} - T_{rückl, max})}\)

Mit der Raumtemperatur (TRaum), der mittleren Heizflächen-Übertemperatur (THK,N) und dem Heizflächenexponenten (n) kann dann anhand der Heizkurve die relevante Vorlauftemperatur (Tvorl) für die Berechnung der bivalenten Jahresarbeitszahl ermittelt werden.

\(T_{HK,N} = {T_{vorl,max} - T_{rückl,max} \over 2} - T_{Raum}\)

\(T_{vorl} = T_{Raum} +PLR^{1 \over n} \cdot T_{HK,N} + 0,5 \cdot Δϑ_{B}\)

Die Gesamtjahresarbeitszahl der Wärmepumpe beinhaltet neben der Wärmebereitstellung für die Heizung auch einen Anteil für die Warmwasserbereitung.

Der Anteil der Heizenergie (x) an der gesamten, von der Wärmepumpe bereitgestellten Wärme wird berechnet mit der Heizarbeit der gesamten Anlage (QH), dem Deckungsanteil der Wärmepumpe (α) und dem durch die Wärmepumpe bereitgestellten Warmwasser (QWP,W).

\(x = {α \cdot Q_{H} \over α \cdot Q_{H} + Q_{WP,W}}\)

Daraus resultiert der Warmwasseranteil an der Wärmebereitstellung der Wärmepumpe (y):

\(y = {1 - x}\)

Die Ermittlung der Jahresarbeitszahl im Heizbetrieb (SCOPH) und im Warmwasserbetrieb (SCOPW) erfolgt nach VDI 4650 mit den berechneten Betriebstemperaturen.

Die gesamte Jahresarbeitszahl (SCOPWP) wird dann aus dem Anteil der Heizenergie (x), dem Warmwasseranteil an der Wärmebereitstellung der Wärmepumpe (y), der Jahresarbeitszahl im Heizbetrieb (SCOPH) und der JAZ für Warmwasser (SCOPW) berechnet:

\(SCOP_{WP} = {1 \over {x \over SCOP_{H}} + {y \over SCOP_{W}}}\)

JAZ online berechnen

Einige Hersteller wie Stiebel Eltron, Wolf, Weishaupt, Nibe, Kermi oder Ochsner bieten aber auch Online-Tools & Online-Rechner - sogenannte "JAZ-Rechner" für Endkunden zur überschlägigen Berechnung der Jahresarbeitszahl an.

Diese beruhen auf dem JAZ-Rechner vom Bundesverband Wärmepumpe, den Sie kostenlos und mit einer sehr großen Auswahl von Wärmepumpengeräten sehr vieler Hersteller unter waermepumpe.de/jazrechner nutzen können.

Richtwerte von Jahresarbeitszahlen nach Wärmepumpenarten

Die höchsten Jahresarbeitszahlen von etwa Fünf weisen Wasser/Wasser-Wärmepumpen auf, da das Grundwasser ganzjährig hohe Quellentemperaturen in großem Umfang liefern kann.

Dann folgen Erdwärmepumpen, die mit Erdsondenbohrungen betrieben werden. Diese weisen aufgrund des saisonal relativ unabhängigen Erdwärmetemperaturniveaus eine Jahresarbeitszahl je nach Gebäudeart von über Vier auf. Sole/Wasser-Wärmepumpen mit Flächenkollektoren weisen in der Praxis etwas schlechtere Jahresarbeitszahlen von unter Vier auf, da das Temperaturniveau der oberen Bodenschichten sich im Winter abkühlt und die Temperaturregeneration von der Sommersaison abhängig ist.

Mit etwa 3 weisen Luftwärmepumpen die vergleichsweise niedrigsten Jahresarbeitszahlen auf, da sich die Außenluft im Winter merklich abkühlt und der Wärmepumpe somit nur ein sehr niedriges Quellentemperatur zur Verfügung steht.

Tabelle 1: Kennzahlen für die Jahresarbeitszahl unterschiedlicher Wärmepumpenheizungen im Vergleich
Wärmepumpen-Typ JAZ im Vergleich
Wasser-Wasser-Wärmepumpe 5
Sole-Wasser-Wärmepumpe (mit Erdsonden) 4 bis 4,5
Sole-Wasser-Wärmepumpe (mit Flächenkollektor) 3,5 bis 4
Luft-Wasser-Wärmepumpe 2,5 bis 3,5

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Berechnung des Stromverbrauchs anhand der Jahresarbeitszahl

Ist die Jahresarbeitszahl und die Heizleistung der Wärmepumpe bekannt, so lässt sich aus diesen Daten grob der zukünftige Stromverbrauch pro Jahr anhand der folgenden Formel berechnen:

Heizleistung / Jahresarbeitszahl * Heizstunden pro Jahr = Stromverbrauch in kWh pro Jahr

Beträgt die Heizleistung einer Wasser/Wasser-Wärmepumpe z. B. 10 kW, die JAZ eine Fünf und die jährliche sind 2200 Heizstunden zu erwarten, so beträgt der Stromverbrauch: 10 kW / 5 * 2200 h/a = 4400 kWh Stromverbrauch pro Jahr

Für eine 5 kW große Erdwärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von Vier und 2000 Heizstunden beträgt der Stromverbrauch: 5 kW / 4 * 2000 h/a = 2500 kWh Stromverbrauch pro Jahr

Eine Luftwärmepumpe mit einer Leistung von 15 kW und einer JAZ von 3 und 1800 Heizstunden weist gmäß obiger Formel folgenden Stromverbrauch auf: 15 kW / 3 * 1800 h/a = 9000 kWh Stromverbrauch pro Jahr

Tabelle 2: Berechnung des Wärmepumpen-Stromverbrauchs nach typischer JAZ für ein Einfamilienhaus mit 120 m<sup>2</sup> Wohnfläche bei 100 kwh/m<sup>2</sup>a
Wärmepumpen-Typ Wärmebedarf Jahresarbeitszahl Wärmepumpe Stromverbrauch pro Jahr
Luft/Wasser-Wärmepumpe 12.000 kWh 2,8 4286 kWh
Sole/Wasser-Wärmepumpe 12.000 kWh 4,2 2857 kWh
Wasser/Wasser-Wärmepumpe 12.000 kWh 5,0 2400 kWh

Experten-Tipp: Diesem Zusammenhang folgend, können Sie die Vorteilhaftigkeit der Wärmepumpe in Bezug auf die Heizkosten auch anhand einer einfachen Faustregel mit Hilfe der Jahresarbeitszahl abschätzen: Ist die Arbeitszahl der Wärmepumpe größer als das Ergebnis der Division des Strompreises durch den Kilowattstundenpreis eines alternativen Energieträgers, lohnt sich die Wärmepumpe: Bei einem Heizstrompreis von 22 ct/kWh und einem Erdgaspreisvon 6,5 ct/kWh rechnet sich eine Wärmepumpe also ab einer Jahresarbeitszahl von 22 Cents / 6,5 Cents = 3,38.

Messung der Jahresarbeitszahl mit Strom- und Wärmemengenzähler

Um die Jahresarbeitszahl in der Praxis messen zu können, muss der gesamte Stromverbrauch der Wärmepumpe inklusive des Betriebsstroms und eines evtl. vorhandenen Direktheizstabs mit einbezogen werden. Die Messung dieses Stromverbrauchs kann dann am Stromzähler für die Wärmepumpe erfolgen. Die Messung der ausgehenden Wärmemenge sollte über einen Wärmemengenzähler passieren, der, sofern nicht in der Wärmepumpe integriert, bei der Installation berücksichtigt werden sollte.

Nur so kann die tatsächlich resultierende Arbeitszahl der Wärmepumpe über das ganze Jahr hinweg ermittelt werden. Weicht die gemessene Jahresarbeitszahl von der vor dem Kauf der Wärmepumpe prognostizierten Jahresarbeitszahl ab, so ist dies nicht unbedingt auf einen Planungsfehler zurückzuführen. Vielfach sind hieran unterschiedlich lange Kälteperioden im Winter Schuld, sodass eine belastbare Messung der Jahresarbeitszahl über mehrere Jahre hinweg erfolgen muss.

Optimierung der Arbeitszahl der Wärmepumpe

Die Jahresarbeitszahl kann durch geschickte Wahl der Wärmequelle und des Wärmeverteilsystems beeinflusst werden. Dabei gilt, dass je kleiner die Differenz zwischen Vorlauftemperatur und Wärmequellentemperatur, desto besser ist die Jahresarbeitszahl. Eine optimale Jahresarbeitszahl ergibt sich daher bei ganzjähirg hohen Temperaturen der Wärmequelle und niedrigen Vorlauftemperaturen im Wärmeverteilsystem, die vor allem durch Flächenheizungen erreicht werden können.

Zur Optimierung der Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe könnte man z. B. zusätzliche Sondenmeter bohren und weitere m2 Flächenkollektor verlegen, um das Quellentemperaturniveau auch in der Heizperiode konstant hoch zu halten, oder auf der Wärmeabgabeseite den Verlegeabstand der Fussbodenheizungsschleifen verringern, sodass die Vorlauftemperatur auf deutlich unter 30°C gesenkt werden kann.

Bei der Planung der Wärmepumpe sollte jedoch eine Abwägung zwischen einer optimalen Jahresarbeitszahl und den damit verbundenen Kosten für die Erschließung der Wärmequelle und der Herstellung eines optimale Wärmeverteilungssystems erfolgen, da sonst die letztlich resultierenden Kosten pro Kilowattstunde Wärme trotz optimaler Jahresarbeitszahl zu hoch werden.

Tabelle: Technische Möglichkeiten zur Steigerung der JAZ
Maßnahme Wirkung
Heizflächen ausreichend groß dimensionieren Heizkörper oder spezielle Wärmepumpen-Heizkörper können helfen, die JAZ zu erhöhen. Ideal sind Wand- und Fußbodenheizungen, da sie bei niedrigen Vorlauftemperaturen genügend Wärme zum Beheizen von Räumen abstrahlen. Auch groß dimensionierte
Sanierungsmaßnahmen Maßnahmen wie die Dämmung der Gebäudehülle, die Isolierung von Warmwasserleitungen sowie der Austausch alter Fenster und Türen minimieren die Wärmeverluste und damit den Wärmebedarf des Gebäudes.
Hydraulischer Abgleich Bei einem hydraulischen Abgleich wird die Heizung so eingestellt, dass das erwärmte Heizwasser in jedem Raum gleichmäßig ankommt. Dies verringert die Vorlauftemperatur (Delta T).
Installation einer Solarthermie-Anlage Eine Solarthermieanlage verringert die Einsatzzeiten der Wärmepumpe insb. im Sommer und/ oder kann zu diesen Zeiten die Warmwasserbereitung übernehmen (siehe auch bivalente Wärmepumpe)

Ökologischer Nutzen: Definition einer Mindest-Jahresarbeitszahl

Wann gelten Wärmepumpen als effizient? Diese Frage wird von Befürwortern und Gegner verständlicherweise höchst unterschiedlich beantwortet. Im Allgemeinen geht man jedoch davon aus, dass eine Wärmepumpe als effizient bezeichnet werden kann, wenn ihre

Jahresarbeitszahl multipliziert mit dem durchschnittlichen Brutto-Wirkungsgrad im deutschen Kraftwerkspark höher 1 ist.

Dies bedeutet letztlich, dass der Einsatz der Wärmepumpe mit einer dementsprechenden Jahresarbeitszahl weniger CO2 ausstößt als eine Kilowattstunde "normaler" Strom, die anschließend per Elektroheizung 1:1 in Wärme umgewandelt wurde.

Beispiel: Legt man elektrischen Nettowirkungsgrad von 60 % (z. B. Erdgas befeuerte Kraftwerke) zugrunde, so wär eine Wärmepumpe effizient, wenn sie eine Jahresarbeitszahl von 1/0,6 = 1,66 besitzt. Legt man einen elektrischen Nettowirkungsgrad von 40 % (z. B. Braunkohlenkraftwerk) zugrunde, so müsste die Jahresarbeitszahl 1/0,4 = 2,5 betragen.

BEG-Förderung: ETA löst JAZ ab

Bei der bis Ende 2020 geltenden BAFA-Förderung wurde bislang die JAZ als Förderkriterium herangezogen. Problematisch an der JAZ ist, dass die tatsächlichen Messwerte am Einsatzort stark von den im Prüfstand ermittelten Zahlen abweichen können.

Denn u. a. das Nutzerverhalten, die Dämmung des Objekts und der Aufstellort haben teils deutlichen Einfluss auf die Effizienz der Anlagen. Dadurch fällt eine objektive Bewertung der JAZ-Werte unterschiedlicher Werte schwer und auch die Förderung erfolgte bisher nach einem komplexen Schlüssel.

Mit Einführung der seit Anfang 2021 geltenden Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) wird nun die die jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz - kurz: ηs oder auch ETAs genannt - auch in Deutschland als verbindliche Angabe der Wärmepumpen-Effizienz eingeführt.

Der ηS-Wert wird auf Basis von vier festgelegten Betriebspunkten, die vier unterschiedliche, in Europa vorkommende Klimabedingungen repräsentieren, für jedes Gerät einzeln angegeben. Die Ergebnisse dieser Betriebspunkt werden zunächst als "Jahreszeitlicher Leistungskoeffizient" (Seasonal Coefficient of Performance - SCOP) bezeichnet.

Um aber die tatsächliche, primärenergetische Effizienz sichtbar zu machen, werden die Primärenergiefaktoren (PEF) der jeweiligen Antriebsenergie herangezogen, durch die der SCOP dividiert wird. Dadurch drückt der ηS-Wert klar und deutlich aus, wie viel Primärenergie für eine Kilowattstunde erzeugte Wärme benötigt wird.

Für die Berechnung wird in der bereits seit 2015 geltenden Ökodesign-Richtlinie der EU (EED)

  • für stromgetriebene Wärmepumpen ein PEF von 2,5 angegeben, obwohl der deutsche Strommix derzeit (2021) mit einem PEF von 1,8 bewertet wird.
  • Für Wärmepumpen mit Gasantrieb wird ein besserer PEF von 1,1 für Erdgas eingesetzt.
  • Die Freigabe des PEF von 0,7, der beim Einsatz von klimaneutralem Biomethan in Gas-Brennwertthermen gewährt wird, steht für Gaswärmepumpen noch aus.

Bis zur Einführung der BEG verlangte das Gesetz zur Förderung Erneuerbarer Energien im Wärmebereich (oder kurz EEWärmeG) seit 2009, dass in Neubauten je nach eingesetzter Wärmepumpentechnik ein Mindestanteil erneuerbarerer Energien zur Deckung des Wärmebedarfs mit einer Mindestjahresarbeitszahl zum Einsatz kommt. Dabei muss die JAZ rechnerisch nach der VDI-Richtlinie 4650 für Raumwärme und Warmwasser mit Hilfe einer Fachunternehmererklärung bzw. einer Bescheinigung eines Sachkundigen nachgewiesen werden. Diese Fachunternehmererklärung wurde vom Installateur oder Generalunternehmer ausgestellt und sicherte dem zukünftigen Wärmepumpenbetreiber das Erreichen einer bestimmten Mindestjahresarbeitszahl unter in der Fachunternehmererklärung definierten Randbedingungen zu.

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