Jahresarbeitszahl: Einflussfaktoren und Berechnungen

Die Jahresarbeitszahl ist eine wichtige Kennzahl bei der Wahl einer Wärmepumpe. Sie hilft Verbrauchern, eine fundierte Kaufentscheidung zu treffen. Wie die Jahresarbeitszahl berechnet wird und welche Faktoren sie beeinflussen, erfahren Sie in diesem Ratgeber.

Und das ist der Inhalt des Artikels:

• Was ist die Jahresarbeitszahl?
• Welche Faktoren beeinflussen die Jahresarbeitszahl?
• Wie berechnet man die Jahresarbeitszahl?
• Stromverbrauch mit Jahresarbeitszahl berechnen

Was ist die Jahresarbeitszahl?

Die Jahresarbeitszahl (auch JAZ) ist ein wichtiger Hinweis zur Effizienz von Wärmepumpen. Sie gibt Auskunft darüber, wie viel Energie die Wärmepumpe aufnimmt und wie viel Wärme sie über ein bestimmtes Jahr hinweg erzeugt. Dabei werden eine Reihe von Einflussfaktoren wie Stromverbrauch, spezifische Klimavariablen und Betriebsbedingungen berücksichtigt.

Ausführliche Informationen rund um die JAZ finden Sie im Artikel Jahresarbeitszahl Wärmepumpe (JAZ): was ist das? 

Welche Faktoren beeinflussen die Jahresarbeitszahl?

Die Jahresarbeitszahl ist ein wichtiges Maß für die Effizienz einer Wärmepumpenheizung, jedoch weicht der theoretische Wert oft von der Praxis ab. Dies liegt daran, dass eine Vielzahl an Einflussfaktoren eine Rolle in der Berechnung der JAZ spielen. 

Dabei lassen sich die meisten Einflussgrößen auf den Betrieb zurückführen. Diese stammen in der Regel aus der Planung und sind stark von der Qualität der Installation und der Instandhaltung abhängig. So wirken sich technische Probleme wie verstopfte Filter oder nicht optimal eingestellte Pumpen negativ auf die Jahresarbeitszahl aus. Diese lassen sich meistens leicht beheben.

Darüber hinaus beeinflusst auch das Nutzerverhalten die JAZ. Sollte etwa ein höherer Wärmebedarf oder Warmwasserverbrauch bestehen, spiegelt sich das negativ in der Jahresarbeitszahl wider. Auch das Lüftungsverhalten kann einen erheblichen Einfluss auf die JAZ nehmen. Das Nutzerverhalten lässt sich allerdings leicht anpassen, um dem Wärmepumpensystem eine höhere Effizienz zu verleihen.

Außerdem können die klimatischen Bedingungen von Jahr zu Jahr variieren und zu Schwankungen der JAZ-Werte führen. Das heißt, dass auch optimale Wärmepumpenheizungen in Jahren mit außergewöhnlichen kalten Wintern vom idealen JAZ-Wert abweichen können. Vice versa können nicht optimal eingestellte Wärmepumpen bei milden Wintern nah an den idealen JAZ-Wert kommen.

Es ist daher wichtig, all diese Einflussfaktoren bei der Vorhersage der Jahresarbeitszahl für ein System zu berücksichtigen. In Feldtests werden häufig Abweichungen zwischen den prognostizierten und den tatsächlich erreichbaren Werten untersucht, sodass gegebenenfalls Korrekturmaßnahmen ergriffen werden können. Durch die Berücksichtigung des Nutzerverhaltens, der klimatischen Bedingungen und der technischen Gegebenheiten ist es möglich, die JAZ genauer vorherzusagen. So lässt sich sicherstellen, dass die Systeme auf ihrem effizientesten Niveau laufen.

Eine regelmäßige Wartung und Überwachung der Systeme kann dazu beitragen, Probleme zu erkennen, die den gerechten Betrieb einer Wärmepumpenheizungsanlage beeinträchtigen. Die JAZ ermöglicht somit auch Verbesserungspotentiale zu erkennen.

Wie berechnet man die Jahresarbeitszahl?

Die Jahresarbeitszahl ist ein Indikator für die Leistungsfähigkeit einer Heizungsanlage und gibt das Verhältnis von zugeführter Wärme und elektrischer Antriebsenergie an.

Die Formel zur Berechnung sieht dementsprechend folgendermaßen aus:

• Jahresarbeitszahl = Wärmeenergie (kWh pro Jahr) / Elektrische Energie (kWh pro Jahr)

Zur Berechnung dieser Kennzahl ist ein Wärmezähler und ein separater Stromzähler notwendig. Dadurch können die notwendigen Daten zur Berechnung der Jahresarbeitszahl der Heizungsanlage ermittelt werden.

Ein Einfamilienhaus mit 150 Quadratmetern Wohnfläche benötigt für den Betrieb einer Wärmepumpe einen durchschnittlichen Stromverbrauch von etwa 4.050 bis 6.300 kWh pro Jahr. Das entspricht einem durchschnittlichen Stromverbrauch von 27 bis 42 kWh pro Quadratmeter Wohnfläche.

Gehen wir zum Rechnungszweck von einer Wärmepumpe mit folgenden Messdaten aus:

• 24.000 kWh Wärme pro Jahr
• 6.000 kWh Strom pro Jahr

Diese Wärmepumpe bietet eine hervorragende Leistungszahl von 4, das heißt, sie produziert viermal mehr Energie, als sie an Strom verbraucht.

Generell gilt: Je höher die Jahresarbeitszahl, desto effizienter ist die Heizungsanlage, da sie einen großen Teil der Wärmeenergie aus der Umgebung bezieht, anstatt zusätzlichen Strom zu verbrauchen.

Die Berechnung der Jahresarbeitszahl wird in der VDI 4650 Berechnung der Jahresarbeitszahl von Wärmepumpenanlagen vorgegeben. Die VDI 4650 ist eine Richtlinienreihe, die sich mit elektrischen Wärmepumpen, insbesondere zur Versorgung von Wohngebäuden mit Wärme für Raumheizung und Warmwasserbereitung, befasst. Diese Richtlinie enthält aktualisierte Berechnungen der Jahresarbeitszahl.

Zudem werden dort Themen wie Hocheffizienzpumpen, Warmwasserbereitung, solare Unterstützungssysteme für den Einsatz von Wärmepumpen und mehr behandelt.

Der Leitfaden basiert auf Erkenntnissen aus der Praxis, die aus dem Feldmonitoring-Projekt des Fraunhofer ISE stammen.

Stromverbrauch mit Jahresarbeitszahl berechnen

Umgekehrt lässt sich der Stromverbrauch anhand der Jahresarbeitszahl, der Heizleistung und Betriebsstunden einer Wärmepumpe im Vorhinein berechnen.

Dafür wird die Formel folgendermaßen zusammengestellt:

• Stromverbrauch (kWh pro Jahr) = Heizleistung (kW) *  Betriebsstunden (h pro Jahr) / Jahresarbeitszahl

Wenn wir für die theoretischen Jahresarbeitszahlen der verschiedenen Wärmepumpentypen den durchschnittlichen Wert von 2.000 Jahresbetriebsstunden und eine Heizleistung von 10 kW annehmen, dann ergibt sich folgender Stromverbrauch:

Fazit 

Bevor Sie sich für ein Heizungssystem entscheiden, sollten Sie die Jahresarbeitszahl Ihres Einfamilienhauses schätzen lassen. Ihnen sollte aber gleichzeitig bewusst sein, dass nur eine grobe Annäherung an die erwartete Leistung und Effizienz möglich ist. Denn Faktoren wie die tatsächliche Nutzung des Raums und des Gebäudes können diese Metrik beeinflussen.

Sofern Sie sich für eine Wärmepumpenheizung entschieden, können Sie die Jahresarbeitszahl jährlich auswerten. Wenn zwischen den geschätzten und den tatsächlichen Werten Unterschiede von mehr als 10 % festgestellt werden, können Sie weitere Untersuchungen durchführen. So können Sie feststellen, ob diese Diskrepanz sich aus Planungs-/Ausführungsfehlern oder ungerechtes Nutzerverhalten ergibt. 

Normalerweise lassen sich die Fehler einfach feststellen und die Effizienz sowie Leistung durch einige Maßnahmen korrigieren. Dazu gehören:

• der hydraulische Abgleich,
• die Sicherstellung der richtigen Temperatureinstellung und
• die Überprüfung der korrekten Reglereinstellungen. 

Um einen optimalen Betrieb der Anlage zu gewährleisten, ist es wichtig, die Ursache von Abweichungen bei den Betriebszahlen im Laufe der Zeit zu untersuchen. Die Temperatureinstellungen sollten genau überwacht werden, da sie eine wichtige Rolle dabei spielen, wie effektiv die Anlage läuft. Regelmäßige Wartung und Aufzeichnung der Betriebsdaten können dazu beitragen, potenzielle Probleme zu erkennen, bevor sie zu ernsthaften Problemen werden.

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