Wirkungsgrad Wärmepumpe: verstehen und einordnen.

Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe ist die Kennzahl, die angibt, wie hoch die Wärmepumpen-Effizienz ist. Der Wirkungsgrad zeigt, wie viel Heizwärme eine Pumpe aus einer bestimmten Menge Strom herstellen kann. Man könnte auch sagen: Er sagt uns, wie viel Wärme die Pumpe aus einer bestimmten Menge Strom herausholt. 

Fachleute sprechen hier vom Verhältnis von Nutzleistung (die Wärme, die man gewinnt) und zugeführter Leistung (der Strom, der dafür benötigt wird). Je höher der Wert, desto höher die Wärmepumpen-Effizienz. 

Auf eine einfache Formel gebracht kann man sagen:
Wirkungsgrad = Heizwärme : Strom
oder
Wirkungsgrad = Nutzleistung : zugeführte Leistung.

Von der zugeführten Leistung spricht man, wenn man die Leistung meint, die der Wärmepumpe zugeführt werden muss, damit Sie heizen kann. Das ist zum größten Teil die Energie, die die Wärmepumpe aus der Umwelt bezieht, bei Luft-Wärmepumpen z. B. die Wärme aus der Umgebungsluft. Außerdem der Strom, den die Pumpe für ihre Arbeit benötigt.

Ein Beispiel: Eine Luft-Wärmepumpe braucht 3 kWh Umgebungswärme und 1 kWh Strom (= zugeführte Leistung), um 4 kWh Heizleistung zu erzeugen. Von diesen 4 kWh geht ein kleiner Teil verloren (Wärmeverlust), der ganz überwiegende Teil kann zum Heizen genutzt werden – das ist die sogenannte Nutzleistung.

Richtig ist: Alle drei Angaben zeigen die Wärmepumpen-Effizienz an. Allerdings sind es drei verschiedene Messwerte. Der Wirkungsgrad der Wärmepumpe ist der Prozentsatz, der sagt, wie viel der zugeführten Leistung tatsächlich in Nutzleistung umgesetzt werden kann. Jahresarbeitszahl (JAZ) und Coefficient of Performance (COP) zeigen, wie viel Strom für eine bestimmte Menge Heizenergie verbraucht werden muss – die JAZ ist ein Jahresdurchschnittswert, die COP eine Momentaufnahme des Betriebszustands.

Während die COP lediglich den Wirkungsgrad während eines bestimmten Betriebszeitpunkts angibt, macht die JAZ eine realistische Bewertung möglich, da sie einen Durchschnittswert über das gesamte Betriebsjahr abbildet. Je höher die JAZ ist, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. So bedeutet eine JAZ von 5 zum Beispiel, dass die Pumpe aus 1 kWh Strom 5 kWh Wärme gewinnt. Dabei unterscheidet sich der durchschnittliche Wirkungsgrad von Wärmepumpen je nach Typ grundlegend.

Einen großen Einfluss auf die Effizienz einer Wärmepumpe hat die Vorlauftemperatur. Der Grund: Der Verdichter der Wärmepumpe muss bei höherer Temperatur des Heizungswassers mehr Arbeit verrichten und verbraucht dann mehr Strom, was den Wirkungsgrad verringert.

Zwei Beispiele:

Sie haben eine Fußbodenheizung mit einer Vorlauftemperatur von 35 Grad Celsius. Dann wird verhältnismäßig wenig Energie gebraucht, die Wärmepumpe arbeitet höchst effizient. Sie heizen mit sogenannten Radiatoren. Diese brauchen eine Vorlauftemperatur von etwa 60 Grad – die Wärmepumpe arbeitet weniger effizient.

Auch Temperaturunterschiede zwischen Außentemperatur und Raumtemperatur spielen eine Rolle. Muss z. B. ein Wärmepumpe-Außengerät bei -10 Grad Celsius Außentemperatur eine Heizleistung liefern, die den Raum drinnen auf 20 Grad Celsius erwärmt, muss sie dafür mehr arbeiten als wenn bereits die Außentemperatur 20 Grad Celsius beträgt.

Die Effizienz von Wärmepumpen kann im Einzelfall gesteigert werden. Zum Beispiel durch die Nutzung eines effizienteren Kompressors. Optimierungsmaßnahmen des Heizsystems im Ganzen kommen der Effizienz zugute. Ein effizienteres Heizsystem, zum Beispiel durch regelmäßige Wartungen, senkt den Wärmebedarf und erhöht so die Wärmepumpen-Effizienz. Fußbodenheizungen oder andere große Heizflächen können die Vorlauftemperatur senken, was ebenfalls zur Steigerung der Effizienz beitragen kann. So kann die Verringerung der Vorlauftemperatur um nur 5 Grad Celsius die JAZ um bis zu 10 Prozent erhöhen. Selbstverständlich tragen regelmäßige Wartungen der Wärmepumpe zu einer möglichst optimalen Heizleistung bei.

Vergleicht man Wärmepumpen mit Energieträgern wie Brennstoffzelle oder Gas, zeigt sich die hohe Effizienz der Technologie. So zeigt eine Studie der Hochschule München, dass Wärmepumpen mit 10 kWh Ökostrom bis zu 45 kWh Wärme produzieren kann. Eine Gasbrennwertzelle bringt es lediglich auf 7 kWh, die Brennstoffzelle auf 8,8 kWh.

Stand der Informationen: Oktober 2022