Die Effizienz einer Wärmepumpe hängt stark von der Wärmequelle ab. Durch sorgfältige Planung und Vergleich verschiedener Wärmepumpentypen können Sie hohe Investitionskosten durch niedrigere Stromkosten ausgleichen. Unser Ratgeber hilft Ihnen dabei, die beste Entscheidung zu treffen.
Und das ist der Inhalt des Artikels:
- Was ist die Effizienz einer Wärmepumpe?
- Welche Kennzahlen beschreiben die Effizienz einer Wärmepumpe?
- Wie berechnet man die Effizienz einer Wärmepumpe?
- Effizienz verschiedener Wärmepumpen im Vergleich
- Welche Faktoren beeinflussen die Effizienz einer Wärmepumpe?
- Wie kann die Effizienz gesteigert werden?
- Wie ist die Effizient der Wärmepumpe bei Minusgraden im Winter?
- Sie interessieren sich für eine Wärmepumpe?
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Was ist die Effizienz einer Wärmepumpe?
Die Effizienz einer Wärmepumpe beschreibt das Verhältnis zwischen erzeugter Wärmeenergie und zugefügter elektrischer Energie. Sie ist ein wichtiger Indikator für die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe. Die Effizienz wird von mehreren Faktoren beeinflusst, wie Wärmequelle, Betriebsbedingungen und Nutzerverhalten.
Welche Kennzahlen beschreiben die Effizienz einer Wärmepumpe?
Die Effizienz einer Wärmepumpe erkennen Sie an der Jahresarbeitszahl (kurz JAZ) und an der Leistungszahl (auch als COP bekannt, aus dem Englischen Coefficient of Performance). Diese beiden Kennzahlen beschreiben das Verhältnis von Wärmeenergie und Strom, haben aber unterschiedliche Berechnungsmethoden.
JAZ und die Leistungszahl erklärt
- Die JAZ der Wärmepumpe misst die Effizienz über ein Jahr hinweg. Sie berücksichtigt unterschiedliche Systemzustände und viele unterschiedliche Faktoren, was sie zu einem praktischen und aussagekräftigen Indikator als COP macht.
- Die Leistungszahl ist eine Momentaufnahme der Leistung, die nur für einen bestimmten Zustand der Wärmepumpe gilt. Sie bezieht sich auf eine bestimmte Quellen- und Vorlauftemperatur.
Wie berechnet man die Effizienz einer Wärmepumpe?
Zur Berechnung der Leistungszahl wird die Nutzleistung durch die zugeführte Leistung geteilt. Die Nutzleistung bezieht sich auf die Wärme, die die Wärmepumpe an das Heizsystem übergibt. Im Verteilungssystem können jedoch Wärmeverluste auftreten, die die Nutzleistung verringern.
- Wirkungsgrad = Nutzleistung (kWh) / Stromverbrauch (kWh)
Ist der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe beispielsweise 4, dann werden pro Kilowattstunde Strom vier Kilowattstunde Wärmeenergie erzeugt. Das heißt, 75 % der Wärmeenergie stammt aus der verbundenen Wärmequelle.
Effizienz verschiedener Wärmepumpen im Vergleich
Die Effizienz hängt von der Wärmepumpenart ab. Luftwärmepumpen nutzen Außenluft als Wärmequelle, derer Temperaturen stark schwanken. Erdwärmepumpen verwenden hingegen konstant warmen Erdboden. Wasser-Wasser-Wärmepumpen ziehen Wärme aus Gewässern. Ihre Effizienz ist hoch, da Gewässertemperaturen stabil sind.
| Typ von Wärmepumpe | Jahresarbeitszahl |
|---|---|
| Wasser-Wasser-Wärmepumpe | 5 |
| Erdwärmepumpe | 4,0 - 4,5 |
| Luftwärmepumpe | 2,5 - 3,0 |
| Hochtemperatur-Wärmepumpe | 2 |
Wie effizient sind Luftwärmepumpen?
Die Luft-Luft-Wärmepumpe hat eine Jahresarbeitszahl von 2,5 und die JAZ der Luft-Wasser-Wärmepumpe liegt bei 3. Das heißt, dass sie pro Kilowattstunde Strom bis zu drei Kilowattstunden Nutzleistungen erzeugen. Die Effizienz der Luftwärmepumpe ist niedriger als bei anderen Wärmepumpenarten, aber immer noch höher als die von Heizsystemen wie einer Pelletheizung, die eine JAZ von unter 1 haben.
Wie effizient sind Erdwärmepumpen?
Die Erdwärmepumpe hat eine Jahresarbeitszahl zwischen 4 und 4,5. Somit erzeugen Erdwärmepumpen bis zu 4,5 Kilowattstunden Wärmeenergie mit nur einer zugefügten Kilowattstunde Strom. Das heißt, bis zu 75 % der Nutzleistung kommen aus der Erdwärme. Die Effizienz der Erdwärmepumpe ist aufgrund der konstanten Temperaturen des Erdreichs hoch.
Wie effizient sind Wasser-Wasser-Wärmepumpen?
Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe hat eine Jahresarbeitszahl von 5 und ist somit der effizienteste Wärmepumpentyp. Sie erzeugt bis zu 5 Kilowattstunden Wärmeenergie mit nur einer zugefügten Kilowattstunde Strom. Damit werden bis zu 80 % der Nutzenergie aus dem Grundwasser gewonnen.
Wie effizient ist die Hochtemperatur-Wärmepumpe?
Die Hochtemperatur-Wärmepumpe hat eine Jahresarbeitszahl von 2. Im Vergleich ist die Effizienz der Hochtemperatur-Wärmepumpe niedrig, aber höher als bei herkömmlichen Heizsystemen. Die geringe Effizienz hängt von höheren Systemtemperaturen ab. Trotzdem erreicht sie bis zu zwei Kilowattstunden Nutzleistungen pro Kilowattstunde Strom.
Welche Faktoren beeinflussen die Effizienz einer Wärmepumpe?
Folgende Faktoren beeinflussen die Effizienz einer Wärmepumpe:
- Wärmequelle (Temperatur und Volumen): Höhere durchschnittliche Quelltemperaturen im Laufe des Jahres erhöhen den Wirkungsgrad einer Wärmepumpe. Daher sind das Grundwasser und Erdreich effizientere Wärmequellen als die Außenluft. Während Erstere sich in einem Temperaturfenster zwischen 5 und 12 °C ganzjährig befinden, schwankt die Außenluft von -10 bis 30 °C;
- Vorlauftemperatur: Die Effizienz einer Wärmepumpe ist am höchsten, wenn sie die Umgebungswärme nur um wenige Grade erhöhen muss. Eine geringere Vorlauftemperatur verbessert den Wirkungsgrad, da der Wärmepumpenkompressor weniger Arbeit verrichten muss;
- Heizsystem: Niedertemperatur-Heizungen, wie Fußboden- und Wandheizungen, sind für den Betrieb mit Wärmepumpen besonders geeignet, da sie in der Regel eine maximale Vorlauftemperatur von weniger als 35 °C erlauben.
- Mängel bei der Auslegung: Eine fehlerhafte Auslegung kann die Effizienz der Wärmepumpe deutlich verringern. Wählen Sie daher für diese Arbeit einen qualifizierten Fachbetrieb mit Erfahrung. Füllen Sie unser Formular am Ende des Artikels aus und wir helfen Ihnen gerne dabei.
Wie kann die Effizienz gesteigert werden?
Folgende Maßnahmen können Sie zu Steigerung der Effizienz einer Wärmepumpe durchführen:
- Senkung der Vorlauftemperatur: Niedrige Vorlauftemperaturen, wie sie in energieeffizienten Gebäuden mit Fußboden- oder Flächenheizung vorkommen, reduzieren den Strombedarf. Großflächige Heizsysteme sind besser und eine Verbesserung des Wärmeschutzes des Gebäudes kann hilfreich sein;
- Reduzierung der Warmwassertemperatur und -menge: Gut gedämmte Warmwasserleitungen, kurze Verteilwege und der Verzicht auf Zirkulationspumpen erhöhen die Effizienz;
- Auswahl der Wärmepumpe: Wärmepumpen mit hohen Leistungszahlen (COP) und dem EHPA-Gütesiegel sind eine gute Wahl;
- Professionelle Inbetriebnahme und Kontrolle: Durch fachkundige Installation und Inbetriebnahme sowie kontrollierten Betrieb kann die Effizienz der Anlage sichergestellt werden. Empfohlen wird auch die Installation eines Wärmemengenzählers zur Überwachung der tatsächlichen Effizienz der Anlage;
- Minimierung des Einsatzes von Elektroheizstäben: Diese sollten nicht unkontrolliert oder ungeregelt in Betrieb sein, da sie die Effizienz der Wärmepumpe beeinträchtigen können;
- Integration einer thermischen Solaranlage: Eine solche Kombination kann die Wärmepumpe entlasten und die Effizienz und Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems erhöhen;
- Auswahl eines erfahrenen Installateurs: Qualität hat ihren Preis und ein erfahrener Installateur kann dabei helfen, eine effiziente Anlage zu realisieren und unnötige Kosten zu vermeiden.
Wie ist die Effizient der Wärmepumpe bei Minusgraden im Winter?
Wärmepumpen arbeiten im Winter weniger effizient. Die Effizienz von Luftwärmepumpe kann bei Temperaturen um den Gefrierpunkt um 10-25 % sinken. Bei Erdwärmepumpen und bei Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind es maximal 5 %.
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