.png)
.svg)
.png)
%20Kopie.png)
Wirkungsgrad Wärmepumpe: Die Kennzahl für Effizienz und Wirtschaftlichkeit
Wirkungsgrad von Wärmepumpen im Detail: Erfahren Sie, was Arbeitszahl und Effizienz bedeuten, welche Faktoren den Wirkungsgrad beeinflussen und wie Sie Kosten sparen können.
Was ist der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe?
Klären wir die wichtigste Frage zuerst: Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe beschreibt das Verhältnis zwischen der erzeugten Wärmemenge und der dafür eingesetzten elektrischen Energie. Im Gegensatz zu konventionellen Heizsystemen kann dieser Wert bei Wärmepumpen deutlich über 100 % liegen. Das mag auf den ersten Blick widersprüchlich erscheinen, ist jedoch physikalisch korrekt: Die Wärmepumpe nutzt zusätzlich kostenlose Umweltwärme. Dadurch arbeitet sie wesentlich effizienter als klassische Heizsysteme.
Unterschied zwischen COP, JAZ und SCOP
Zur Bewertung der Effizienz einer Wärmepumpe werden verschiedene Kennzahlen herangezogen:
- COP (Coefficient of Performance): Diese Kennzahl gibt das Verhältnis von erzeugter Wärme zu eingesetzter elektrischer Energie unter standardisierten Laborbedingungen an. Beispielsweise bedeutet ein COP von 4, dass die Wärmepumpe aus 1 kWh Strom 4 kWh Wärme erzeugt. Diese Messung erfolgt bei festgelegten Temperaturen, etwa bei 2 °C Außentemperatur und 35 °C Vorlauftemperatur (A2/W35).
- SCOP (Seasonal Coefficient of Performance): Der SCOP berücksichtigt die Effizienz der Wärmepumpe über eine gesamte Heizperiode hinweg. Dabei werden verschiedene Außentemperaturen berücksichtigt, die je nach Klimazone variieren können. Der SCOP bietet somit eine realistischere Einschätzung der Effizienz im praktischen Betrieb.
- JAZ (Jahresarbeitszahl): Die JAZ misst die tatsächliche Effizienz einer Wärmepumpe über ein ganzes Jahr unter realen Betriebsbedingungen. Sie berechnet sich aus dem Verhältnis der jährlich erzeugten Wärmemenge zur aufgenommenen elektrischen Energie. Faktoren wie Außentemperaturen, Gebäudedämmung und Nutzerverhalten beeinflussen die JAZ maßgeblich.
Diese Kennzahlen geben an, wie viel Wärmeenergie pro eingesetzter Kilowattstunde Strom erzeugt wird. Ein COP-Wert von 4,0 bedeutet beispielsweise, dass aus 1 kWh Strom 4 kWh Wärmeenergie gewonnen werden. Je nach Art, Modell und individuellen Gegebenheiten sowie Nutzungsgewohnheiten liegen die zu erreichenden Werte bei 2,5 bis 5 – selbst die "ineffizienteste" Wärmepumpe ist demnach noch wesentlich effektiver als ein herkömmliches Heizsystem.
So funktioniert der Wärmepumpen-Wirkungsgrad
Das thermodynamische Prinzip
Wärmepumpen arbeiten nach einem thermodynamischen Prinzip: Sie entziehen der Umgebung (Luft, Wasser oder Erdreich) Wärmeenergie und heben diese auf ein höheres Temperaturniveau, um Gebäude zu beheizen oder Warmwasser zu bereiten.
Der Prozess, auch Kältemittelkreislauf genannt, läuft in vier Schritten ab:
- Verdampfung: Ein Kältemittel nimmt Umweltwärme auf und verdampft
- Verdichtung: Ein Kompressor verdichtet den Dampf, wodurch sich die Temperatur erhöht
- Verflüssigung: Die Wärme wird an das Heizsystem abgegeben, das Kältemittel kondensiert
- Entspannung: Das Kältemittel entspannt sich und der Kreislauf beginnt von vorn
Je effizienter dieser Prozess arbeitet, desto höher ist der Wirkungsgrad der Wärmepumpe. Verschiedene Faktoren beeinflussen, wie effizient eine Wärmepumpe arbeitet:
Wärmepumpen-Typen und ihre typischen Wirkungsgrade
Die verschiedenen Wärmepumpen-Typen unterscheiden sich deutlich hinsichtlich Effizienz, Installationsaufwand und Einsatzmöglichkeiten.
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Luft-Wasser-Wärmepumpen entziehen der Außenluft Energie. Sie sind einfach zu installieren, erzielen jedoch niedrigere Wirkungsgrade als erd- oder grundwasserbasierte Systeme. Hauptursache ist die starke Temperaturschwankung der Luft, während Erdreich und Wasser konstante Temperaturen bieten.
Typische Jahresarbeitszahlen (JAZ):
- Moderne Anlagen: 3,0 bis 4,5
- Bei sehr kalten Temperaturen: unter 3,0
Vorteile:
- Geringere Investitionskosten
- Keine Bohrungen oder Erdarbeiten notwendig
- Flexibler Einbau, auch in dicht bebauten Gebieten
Nachteile:
- Effizienzverluste bei niedrigen Außentemperaturen
- Höhere Betriebsgeräusche möglich
Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe)
Erdwärmepumpen nutzen die konstante Temperatur des Erdreichs, entweder über vertikale Erdsonden oder horizontale Erdkollektoren. Sie arbeiten effizienter als Luftwärmepumpen, sind aber in der Anschaffung und Installation aufwendiger.
Typische Jahresarbeitszahlen (JAZ):
- Mit Erdsonden: 4,0 bis 5,0
- Mit Erdkollektoren: 3,8 bis 4,5
Vorteile:
- Konstant hoher Wirkungsgrad über das ganze Jahr
- Sehr lange Lebensdauer
- Geräuscharmer Betrieb
Nachteile:
- Höhere Investitionskosten
- Genehmigungspflichtige Bohrungen bei Erdsonden
- Großer Flächenbedarf bei Erdkollektoren
Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Wasser-Wasser-Wärmepumpen zapfen das Grundwasser als Wärmequelle an und erreichen die höchsten Wirkungsgrade unter allen Wärmepumpen-Typen. Wegen des Eingriffs ins Grundwasser ist eine behördliche Genehmigung erforderlich.
Typische Jahresarbeitszahlen (JAZ):
- 4,5 bis 5,5
Vorteile:
- Höchste Effizienz aller Wärmepumpen-Typen
- Stabile Quellentemperaturen (ca. 8–12 °C)
Nachteile:
- Wasserrechtliche Genehmigung erforderlich
- Hohe Anforderungen an die Wasserqualität
- Regelmäßige Wartung der Brunnenanlage
Leistungszahl und Wirtschaftlichkeit: Was bedeutet das für die Kosten?
Von der Leistungszahl zu konkreten Einsparungen
Die Jahresarbeitszahl (JAZ) kann direkt in eine Kostenschätzung umgerechnet werden:
Bei einem Jahresheizwärmebedarf von 15.000 kWh und einem Strompreis von 0,30 €/kWh ergeben sich folgende jährliche Stromkosten:
Zum Vergleich: Eine Gasheizung mit 90% Wirkungsgrad würde bei einem Gaspreis von 0,12 €/kWh jährliche Heizkosten von rund 2.000 € verursachen.
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung über die Lebensdauer
Bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung müssen neben den laufenden Kosten auch die Investitionskosten berücksichtigt werden, je nach Wärmepumpen Art variieren diese:
Trotz höherer Anfangsinvestitionen amortisieren sich Wärmepumpen durch niedrigere Betriebskosten und staatliche Förderungen oft innerhalb von 10-15 Jahren. Wenn Sie eine PV-Anlage intergieren können, sind weitere Einsparungen und frühere Amortisationen möglich. Informieren Sie sich zudem über passende Stromtarife. Viele Anbieter bieten spezielle Wärmepumpen-Stromtarife an - je geringer die Betriebskosten, desto wirtschaftlicher Ihre Anlage.
Wärmepumpen-Wirkungsgrad im Vergleich zu anderen Heizsystemen
Wärmepumpen zeichnen sich durch besonders hohe Wirkungsgrade mit Werten zwischen 2,5 und 5 aus. Im direkten Vergleich wird die gesteigerte Effizienz deutlich:
*CO₂-Emissionen basierend auf deutschem Strommix 2023 bzw. direkten Emissionen des Brennstoffs
Der Wirkungsgrad von Wärmepumpen übersteigt den konventioneller Heizsysteme deutlich, was sie besonders zukunftsfähig macht – vor allem in Verbindung mit eigenem Photovoltaikstrom.
Optimierung des Wärmepumpen-Wirkungsgrades
Optimale Planung und Dimensionierung
Eine sorgfältige Planung und Auslegung der Wärmepumpenanlage ist die Grundlage für einen dauerhaft hohen Wirkungsgrad und einen effizienten Betrieb.
Korrekte Dimensionierung:
Eine Wärmepumpe sollte genau auf den Wärmebedarf des Gebäudes abgestimmt sein. Überdimensionierte Anlagen schalten zu häufig ein und aus (Taktbetrieb), was die Effizienz mindert und die Lebensdauer reduziert. Unterdimensionierte Anlagen hingegen können an kalten Tagen den Heizbedarf nicht decken und benötigen zusätzlich elektrische Heizstäbe, was den Energieverbrauch deutlich erhöht.
Heizlastberechnung:
Eine präzise Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 ist unerlässlich. Dabei werden Faktoren wie Dämmstandard, Gebäudenutzung, Fensterflächen und klimatische Bedingungen berücksichtigt. Nur mit einer fundierten Heizlastberechnung kann die Wärmepumpe optimal ausgelegt werden.
Wärmequellendimensionierung:
Bei Sole-Wasser- oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen muss die Dimensionierung der Wärmequelle (z. B. Erdwärmesonden, Grundwasserbrunnen) ausreichend bemessen sein. Eine zu kleine Entzugsquelle führt zu einer Auskühlung und damit zu einer sinkenden Quelltemperatur, was den Wirkungsgrad erheblich verschlechtert. Ebenso wichtig ist eine fachgerechte Planung bei Luft-Wasser-Wärmepumpen, um auch bei niedrigen Außentemperaturen stabile Betriebsbedingungen zu gewährleisten.
Effizienzsteigernde Maßnahmen
Neben einer guten Planung tragen verschiedene Maßnahmen im laufenden Betrieb zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrads bei:
Senkung der Vorlauftemperatur:
Eine möglichst niedrige Vorlauftemperatur erhöht die Effizienz der Wärmepumpe deutlich. Pro Grad Celsius weniger verbessert sich der Wirkungsgrad um etwa 2 bis 3 Prozent. Dies kann durch gut gedämmte Gebäudehüllen, Flächenheizsysteme wie Fußbodenheizungen und angepasste Heizkurven erreicht werden.
Hydraulischer Abgleich:
Der hydraulische Abgleich sorgt dafür, dass jede Heizfläche im Gebäude genau die benötigte Wassermenge erhält. Ohne Abgleich entstehen unnötige Druckverluste und Temperaturunterschiede, die den Energiebedarf erhöhen. Der Abgleich steigert nicht nur die Effizienz, sondern verbessert auch den Wohnkomfort.
Smart-Home-Integration:
Durch die Einbindung der Wärmepumpe in ein Smart-Home-System kann der Betrieb flexibel an den tatsächlichen Bedarf angepasst werden. Intelligente Steuerungen berücksichtigen beispielsweise Wetterprognosen, An- und Abwesenheiten sowie Lastmanagement, um Laufzeiten und Temperaturen optimal zu steuern.
Kombination mit Photovoltaik (PV):
Die Kopplung der Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage ermöglicht die Nutzung von selbst erzeugtem Solarstrom. Insbesondere bei hohem Eigenverbrauchsanteil wird die Umweltbilanz verbessert und die Betriebskosten sinken. Spezielle Wärmepumpen mit PV-Optimierungsmodulen können gezielt dann Wärme erzeugen, wenn überschüssiger Solarstrom vorhanden ist.
Regelmäßige Wartung:
Eine fachgerechte, regelmäßige Wartung erhält die Effizienz der Wärmepumpe langfristig. Dazu gehören die Überprüfung des Kältemittelkreises, das Nachjustieren der Regelung, das Reinigen von Wärmetauschern und Filtern sowie die Kontrolle der Förderpumpen. Frühzeitig erkannte Störungen oder Verschleißerscheinungen können behoben werden, bevor sie die Effizienz oder Betriebssicherheit beeinträchtigen.
Fördermöglichkeiten für effiziente Wärmepumpen
Die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) unterstützt Hausbesitzer und Eigentümer in Deutschland beim Umstieg auf klimafreundliche Heizsysteme wie Wärmepumpen. Ziel ist es, die Energieeffizienz zu steigern und den CO₂-Ausstoß zu reduzieren. Die Förderung kann durch verschiedene Zuschüsse und Boni erheblich zur Senkung der Investitionskosten beitragen.
Seit dem 27. Februar 2024 können Förderanträge für den Einbau von Wärmepumpen bei der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gestellt werden. Die Antragstellung erfolgt über das Kundenportal „Meine KfW“. Für andere energetische Maßnahmen wie Fassadendämmung oder Fenstertausch ist weiterhin das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) zuständig.
Die Förderung setzt sich aus mehreren Komponenten zusammen:
- Grundförderung: 30 % Zuschuss auf die förderfähigen Investitionskosten. Für die erste Wohneinheit sind maximal 30.000 € förderfähig.
- Effizienzbonus: Zusätzliche 5 %, wenn die Wärmepumpe besonders effizient ist, z. B. bei Nutzung von Wasser, Erdreich oder Abwasser als Wärmequelle oder bei Einsatz natürlicher Kältemittel.
- Klimageschwindigkeitsbonus: 20 % extra, wenn eine alte fossile Heizung (z. B. Öl-, Kohle-, Gasetagen- oder Nachtspeicherheizung) ersetzt wird. Bei Gas- oder Biomasseheizungen muss das Gerät mindestens 20 Jahre alt sein. Dieser Bonus gilt nur für selbstgenutzte Immobilien.
- Einkommensbonus: 30 % zusätzlich für Haushalte mit einem zu versteuernden Jahreseinkommen von maximal 40.000 €. Auch dieser Bonus ist auf selbstgenutzte Immobilien beschränkt.
Die maximale Förderquote beträgt insgesamt 70 % der förderfähigen Kosten. Die Auszahlung erfolgt nach positiver Prüfung der eingereichten Nachweise durch die KfW.
Fazit: Lohnt sich eine Wärmepumpe mit hohem Wirkungsgrad?
Wärmepumpen mit hohem Wirkungsgrad bieten mehrere entscheidende Vorteile:
- Kostenersparnis: Deutlich niedrigere Betriebskosten gegenüber fossilen Heizsystemen
- Zukunftssicherheit: Unabhängigkeit von steigenden Öl- und Gaspreisen
- Umweltfreundlichkeit: Reduzierte CO₂-Emissionen, besonders in Kombination mit Ökostrom
- Wertsteigerung: Erhöhung des Immobilienwerts durch moderne Heiztechnik
Die Investition in eine effiziente Wärmepumpe zahlt sich langfristig aus – sowohl finanziell als auch ökologisch. Entscheidend für den wirtschaftlichen Betrieb ist jedoch eine fachgerechte Planung, Dimensionierung und Installation durch qualifizierte Fachbetriebe.
Wer heute in eine Wärmepumpe mit hohem Wirkungsgrad investiert, setzt auf ein zukunftssicheres Heizsystem, das von steigenden Energiepreisen weitgehend unabhängig macht und einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leistet.
Noch mehr Energiekosten sparen?
Unsere Experten beraten Sie zu Ihrem optimalen Energiesystem.
.png)
