Der Wirkungsgrad von Wärmepumpen im direkten Heizungsvergleich

Wärmepumpen werden in der Schweiz immer beliebter. Ob diese wirklich effizient arbeiten, hängt unter anderem vom Wirkungsgrad der Wärmepumpe ab. Als Quelle dienen Erdwärme, Wasser oder Umgebungsluft, die sich jeweils im Wärmepumpen-Wirkungsgrad unterscheiden.

Der Wirkungsgrad von Wärmepumpen bietet Orientierungshilfe.
Bei Interesse an einer Wärmepumpe fürs Heim bietet der Wirkungsgrad von Wärmepumpen Orientierungshilfe. Foto: © Alex Raths / iStock / Thinkstock
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In den letzten Jahren stieg das Schweizer Interesse an Wärmepumpen, weil viele Eigenheimbesitzer energieeffiziente Heizanlagen suchen. Orientierungshilfe bietet dann der Wirkungsgrad von Wärmepumpen. Je nach Wärmequelle - Erde, Wasser oder Luft - produziert eine Heizanlage aus einer Kilowattstunde Strom drei bis vier Kilowattstunden Wärme. Das entspricht einem Wärmepumpen-Wirkungsgrad von 300 bis 400 Prozent. Je geringer dabei die Energieverluste ausfallen, desto höher ist auch die Energieeffizienz. Den tatsächlichen Wert fasst die Jahresarbeitszahl (JAZ) zusammen und zeigt an, wie viel Energie Verdichter und Pumpe in einem Betriebsjahr benötigen, um Heizwärme herzustellen.

Mit der Jahresarbeitszahl den «realen» Wirkungsgrad von Wärmepumpen bestimmen

Der Wirkungsgrad der Wärmepumpe ist ein flexibler Wert, der von der Vorlauftemperatur, der Dämmung, vom Heizungsystem und vom hydraulischen Abgleich abhängt. Wichtig ist, dass der Unterschied zwischen der Quellentemperatur und der benötigten Heizungstemperatur gering ausfällt. So muss weniger Strom aufgewendet werden, um die gewünschte Raumwärme zu erreichen. Das bestätigt Peter Egli, Leiter der Industrievertretung Hersteller/Lieferanten für Wärmepumpen von der FWS: «Je höher die Wärmequellentemperatur und je tiefer die Nutzungstemperatur (Heizungsseite) sind, umso besser ist der Wirkungsgrad der Wärmepumpenanlage. Deshalb arbeiten Wasser/Wasser- und Sole/Wasser-Wärmepumpen im Jahresdurchschnitt in der Regel etwas effizienter als Luft/Wasser-Wärmepumpen.» Das erklärt sich daraus, dass im Winter die Aussentemperatur häufiger unter Null fällt. Deshalb benötigt eine Luftwärmepumpe mehr Energie, um die Innenräume zu heizen. Ein höherer Stromverbrauch senkt aber den Wärmepumpen-Wirkungsgrad. Diesen Durchschnittswert drückt dann die Jahresarbeitszahl aus.

Weitere Einflussfaktoren auf den Wärmepumpen-Wirkungsgrad

Ausschließlich gut gedämmte Wohnhäuser eignen sich zum Einbau einer Wärmepumpe. Effizient arbeitet eine Wärmepumpe, wenn das Heizsystem eine niedrige Vorlauftemperatur hat. Bei 30 bis 35 Grad ist der Wärmepumpen-Wirkungsgrad am höchsten. Die Anlage kann das Heizwasser bis maximal 55 Grad erwärmen. Deshalb bietet sich eine Fußboden- und Wandstrahlungsheizungen oder großflächige Radiatoren als Heizkörper an. Ein Umbau kann sich auszahlen, denn wer die Heiztemperatur um fünf Grad senkt, erhöht die Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe um etwa zehn Prozent. Möchte man jedoch Heiztemperaturen über 60 Grad erreichen, sollte man auf die Pumpentechnologie verzichten.

Kann man eine Ölheizung einfach gegen eine Wärmepumpe austauschen?

Bevor man eine veraltete Ölheizanlage gegen eine Wärmepumpe austauscht, sollte man einen Energieberater hinzuziehen. Früher wurden Heizanlagen oftmals zu gross dimensioniert und hohe Vorlauftemperaturen über 60 Grad eingeplant. Das ist jedoch ein zu hoher Wert für eine Wärmepumpe. Energieberater und Architekten können hingegen die Heizlast des Hauses neu berechnen und die Wärmepumpe entsprechend auslegen.

Hydraulischer Abgleich erhöht den Wärmepumpen-Wirkungsgrad

Jeder, der seine Heizkörper nicht drosselt, wird zum Energieverschwender. Im Regelfall laufen die Heizkörper heiß, die sich in der Nähe der Pumpe befinden. In der oberen Etage kommt meist nur wenig Wärme an. Dann muss man die Heizung hochdrehen, was letztlich auch den Wärmepumpem-Wirkungsgrad senkt. Um Energieverluste zu minimieren, wird ein hydraulischer Abgleich vorgenommen, sodass sich die Wärme optimal im ganzen Haus verteilt.

COP - der thermische Wirkungsgrad von Wärmepumpen

Der thermische Wirkungsgrad von Wärmepumpen wird mit Coefficient of Performance, kurz COP bezeichnet. Dieser Wert ist als Gütekriterium zu verstehen. Jedoch beschreibt er nur den Wirkungsgrad, den man unter standardisierten bzw. optimalen Laborbedingungen festgestellt hatte. Nicht berücksichtigt werden der zusätzlich aufgewendete Strom für Kompressor und Pumpe. Aus diesem Grund ist der eigentliche Wirkungsgrad (COP) meist höher als die oben angeführte Jahresarbeitszahl, die reale Nutzungsbedingungen ausdrückt. Deshalb sollte die Auswahl einer Wärmepumpe nicht allein auf Basis des COP getroffen werden.

Die Wärmepumpe ist energieeffizient und kostengünstig.

Die Wärmepumpe ist eine sehr energieeffiziente und kostengünstige Heizanlage. Foto: © aurin / iStock / Thinkstock

Schweizer entscheiden sich häufiger für Luftwärmepumpen als für Sole-Wasser-Wärmepumpen. Diese Entscheidung beeinflusst jedoch weniger der Wirkungsgrad. Das bestätigt Antonio Milelli von der Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz (FWS): «Die Luft-Wasser-Wärmepumpen sind in der Schweiz nicht nur am meisten verbreitet, sondern auch kostengünstiger als die anderen Wärmepumpen-Systeme. Bezüglich dem Wirkungsgrad unterbieten diese allerdings Aggregate, die ihre Energie aus dem Boden respektive Grundwasser ziehen. Erdwärmesonden sind besonders für Ein- und kleinere Mehrfamilienhäuser zu empfehlen. Bei grösseren Mehrfamilienhäusern hingegen sollte auch der Einsatz einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe geprüft werden.» Betrachtet man die Jahresarbeitszahlen je nach Wärmequelle, dann werden Unterschiede deutlich. Erdreich und Grundwasser haben ganzjährig gleichbleibend, relativ hohe Temperaturen. Deshalb fällt bei beiden Medien der Wirkungsgrad höher aus, da beide weniger Energie benötigen, um das Heizwasser zu erwärmen. In der Schweiz kennzeichnet ein Qualitätssiegel Grenzwerte für Wärmepumpen. Erdwärmepumpen arbeiten besonders effizient, wenn sie eine Jahresarbeitszahl von 4 haben. Für Grundwasserwärmepumpen gilt 4,5. Im direkten Vergleich fällt die Jahresarbeitszahl der Luftwärmepumpe mit 3 etwas geringer aus. Das erklärt sich, weil in der kalten Jahreszeit die Temperatur der Umgebungsluft und somit auch der Wirkungsgrad von Wärmepumpen entsprechend sinkt.

Heizungsvergleich: Fossile Brennstoffe und Erneuerbare Energien

Im direkten Heizungsvergleich stehen sich COP und der Wärmepumpen-Wirkungsgrad (JAZ) direkt gegenüber. Für eine neue Ölheizung wird durchschnittlich ein Wirkungsgrad von 80 bis 90 Prozent angenommen. Hat die Anlage bereits 20 Jahre auf dem Buckel, dann kann die Effizienz auf schätzungsweise 70 Prozent absinken. Eine Pelletheizung weist eine ähnlich hohe Leistungszahl wie eine neuwertige Ölheizanlage auf. Eine Erdgasheizung erreicht über 90 Prozent nutzbarer Wärme, indes bei der Fernwärme sogar bis zu 99 Prozent ankommen. Bei einer Solaranlage entscheidet der Kollektorentyp über den Wirkungsgrad, der sich von 40 bis 80 Prozent einpegelt. Obwohl alle Werte gut bis sehr gut ausfallen, können diese im Alltag durch Energieverluste niedriger ausfallen. Das beeinträchtigen u.a. Abwärme sowie fehlende Isolation des Kessels und der Rohre. Einen umfassenden Heizungsvergleich ermöglicht die Webseite www.energie.ch/heizungsvergleich.

Entscheidung für eine Wärmepumpe: Wirkungsgrad oder Gütesiegel?

Wenn sich das Gebäude eignet, ist eine Wärmepumpe eine gute Wahl. Dennoch hat sich herausgestellt, dass nicht nur der Wirkungsgrad als Entscheidungsgrundlage dienen sollte. Peter Egli empfiehlt, dass Interessierte bei Wärmepumpen und Lieferanten auf ein internationales Gütesiegel achten sollten. Zudem rät er zum Vergleich von COP-Werten und Schallemmissionswerten, die sich je nach Fabrikat unterscheiden.

Linktipps

 

  • FWS - Die Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz informiert umfassen über Heizen mit Wärmepumpen und bietet eine Auswahl an ausgesuchten Dienstleistern.
  • Unabhängige Informationen über Wärmepumpen - Die Webseite bietet umfassende Informationen über viele Heizungsanlagen.
  • Antworten zu Energiefragen - Hier erhalten Sie Antworten auf die häufigsten Fragen.

Text: Kerstin Borowiak, Quellen: www.energie.ch BFE, FWS, Wikipedia, HEV Schweiz, Energie-Stiftung Schweiz, Topten.ch

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