Wirkungsgrad der Wärmepumpe: Wie effizient sind Wärmepumpen?

Effizient heizen mit Wärmepumpen

Um nachvollziehen zu können, warum Wärmepumpen deutlich effizienter heizen als Kessel mit Verbrennung, muss man das Grundprinzip des sogenannten thermodynamischen Prozesses verstehen:

1. In einem hermetisch geschlossenen Kreislauf wird ein Kältemittel durch die Wärmepumpe geleitet.
2. Es verdampft bereits bei einer sehr niedrigen Temperatur und wird gasförmig.
3. Dabei nimmt es Wärme aus der Umgebung auf, meist aus der Luft, dem Boden oder dem Grundwasser.
4. Im Anschluss wird das Kältemittel durch einen Kompressor verdichtet und durch den Druck auf eine höhere Temperatur gebracht.
5. Die ansteigende Temperatur wird dann an das Heizsystem des Gebäudes abgegeben.
6. Dabei sinkt die Temperatur des Kältemittels und es wird wieder verflüssigt, wodurch es nochmals stark abkühlt.
7. Danach beginnt der Kreislauf von vorn.

Der Großteil der Wärme, die im Heizungssystem zur Verfügung steht, wird also durch Energie aus der Umwelt gedeckt. Nur ein kleiner Teil muss für den Betrieb des Kompressors und der Umwälzpumpen in Form von elektrischem Strom zugeführt werden.

Leistungszahlen: Wie kann die Effizienz von Wärmepumpen gemessen werden?

Eine wichtige Kennziffer für die Wärmepumpen-Leistung ist die Jahresarbeitszahl, kurz JAZ. Sie gibt das Verhältnis zwischen der Wärme, welche die Wärmepumpe in einem Jahr erzeugt, und der dafür aufgewendeten elektrischen Energie an. Das bedeutet, je höher die JAZ ausfällt, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Eine Jahresarbeitszahl JAZ von 4 besagt beispielsweise, dass für 4 Kilowatt erzeugte Wärme nur etwa 1 Kilowatt Strom eingesetzt werden muss.

Da der COP nur eine Momentaufnahme an einem bestimmten Betriebspunkt darstellt, ist er bedingt aussagekräftig. Er wurde daher um den Seasonal Coefficient of Performance (SCOP) erweitert. Hier fließen zusätzlich verschiedene jahreszeitlich schwankende Bedingungen aus unterschiedlichen Klimazonen ein. Er ist daher der aussagekräftigere Wert und ermöglicht bessere Rückschlüsse auf die zu erwartende Jahresarbeitszahl (JAZ).

Effizienz einer Wärmepumpe steigern – diese Faktoren beeinflussen die Leistung

Neben der Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe selbst, die sich z. B. an den Kennzahlen JAZ und SCOP feststellen lässt, gibt es mehrere weitere Faktoren, welche die Effizienz und Leistung beeinflussen: Die Wärmequelle, die Vorlauftemperatur der Heizung sowie Preis und Quelle des elektrischen Stroms.

Temperatur und Volumen der Wärmequelle

Je stabiler und ergiebiger die Wärmequelle ist, desto günstiger ist das für den Betrieb der Wärmepumpe.

Das Erdreich liefert ganzjährig relativ gleichmäßige Temperaturen und damit eine Basis für einen guten Wärmepumpen-Leistungsgrad. Erdwärmepumpen nutzen die Energie aus dem Boden über Flachkollektoren oder über Tiefensonden. In beiden Fällen ist zu berücksichtigen, dass Kollektoren oder Sonden groß genug ausgelegt werden, um ein Auskühlen der Wärmequelle zu vermeiden. Auch die Zusammensetzung des Bodens ist wichtig. Feuchter, lehmiger Grund etwa ist günstiger als trockenes, sandiges Erdreich. Alle relevanten Faktoren beachtet der OCHSNER Systempartner bei der Auslegung.

Am einfachsten zu erschließen ist die Wärmequelle Luft, denn sie steht überall unbegrenzt zur Verfügung. Bedingt durch tages- und jahreszeitliche Schwankungen ist sie etwas weniger effizient für den Wärmepumpen-Leistungsgrad. Dafür sind die Anschaffungs- und Einbaukosten günstiger als bei den anderen Wärmequellen. Hocheffiziente OCHSNER Luft Wasser Wärmepumpen können auch aus Temperaturen weit unter 0 Grad genügend Wärme erzeugen, um das Haus im reinen Wärmepumpenbetrieb effizient zu heizen.

Einfluss der Vorlauftemperatur auf den Leistungsgrad

Die Wärmepumpen-Vorlauftemperatur hat auf die Effizienz Einfluss. Je kleiner der Temperaturhub (= Differenz) zwischen der Temperatur der Wärmequelle und der Vorlauftemperatur der Heizungsanlage ist, desto günstiger ist es für die Energieeffizienz der Wärmepumpe.

Unabhängigkeit bei der Stromversorgung für die Wärmepumpe

Zukunftssichere Wärmepumpen sind Smart Grid Ready. Das heißt, ihre Steuerungselektronik kann in den Stromnetzen der Zukunft günstige Tarife für den Betrieb der Wärmepumpe nutzen. Smart Grid-fähige Wärmepumpen können künftig, wenn die Netze entsprechend ausgebaut sind, bevorzugt dann laufen, wenn überschüssiger Strom preiswert im Netz verfügbar ist. Sie speichern die Energie in Form von warmem Wasser und machen sie damit nutzbar, wenn kein günstiger Strom zur Verfügung steht.

Effizienz von Wärmepumpen im Vergleich mit Öl und Gas

Bei Öl- oder Gasbrennern liegt das Verhältnis von eingesetzter Primärenergie zu erzeugter Endenergie für die Heizung typischerweise bei 1:0,9 bis 1:0,95. Das bedeutet, dass von der Primärenergie (z. B. Erdgas oder Heizöl) etwa 90 bis 95 Prozent in Form von Wärmeenergie genutzt werden können, während der Rest als Verluste, zum Beispiel als Abgas oder durch ungenutzte Wärme, entweicht.

Wärmepumpen erreichen ein deutlich besseres Verhältnis von Primär- zu Endenergie. Bei einem COP von 4 liegt die Relation von Strom zur erzeugten Wärme bei 1:4. Das bedeutet, dass aus 100 Prozent der Primärenergie Strom etwa 400 Prozent Endenergie in Form von Wärme gewonnen werden.

Auf eine Wärmepumpe von OCHSNER umsteigen & effizienter heizen

Die Effizienz einer Wärmepumpe ist Heiztechniken mit Verbrennung grundsätzlich überlegen. Um die geeignete Wärmepumpe auszuwählen, kommt es auf die Leistungszahlen des Geräts im Vergleich zu anderen Wärmepumpen-Modellen an. Zu beachten sind auch zuverlässige und langlebige Steuer- und Regeltechniken auf dem neuesten Stand.

OCHSNER Wärmepumpen schneiden in allen Disziplinen hervorragend ab und überzeugen in unabhängigen Tests regelmäßig mit Bestwerten bei den Leistungskennzahlen. Sie sind daher eine gute Entscheidung für dauerhaft günstiges, klimafreundliches und zukunftssicheres Heizen.

Ebenfalls wichtig ist eine optimale Auslegung der Wärmepumpe, damit die Heiztechnik mit der Größe und dem energetischen Zustand des Hauses optimal harmoniert. Die OCHSNER Systempartner beraten und unterstützen Sie diesbezüglich sehr gerne.

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