Die Jahresarbeitszahl von Wärmepumpen und der COP
Wenn Sie sich für Wärmepumpen interessieren, haben Sie bestimmt bereits von der sogenannten Jahresarbeitszahl (JAZ) und der Leistungszahl (COP) gehört. Doch was verbirgt sich eigentlich hinter diesen Kennzahlen und was sagen sie über die Effizienz von Wärmepumpen aus? Erfahren Sie bei Bosch mehr über die Bedeutung der Werte, wie sich JAZ und COP einer Wärmepumpe unterscheiden und wie man die Wärmepumpen-Kennzahlen berechnet und richtig ausliest.
Welche Bedeutung haben JAZ und COP bei Wärmepumpen?
Die Jahresarbeitszahl (JAZ) und die Leistungszahl – der Coefficient of Performance (COP) – stehen für die Leistungsfähigkeit von Wärmepumpen. Es geht bei beiden um das Verhältnis von der durch die Wärmepumpe erzeugten Wärme zu der dazu benötigten Antriebsenergie (Strom). Ergänzend ist noch der Seasonal Coefficient of Performance (SCOP) zu nennen.
- Der COP wird unter Laborbedingungen ermittelt und bezieht sich nur auf die Wärmepumpe, nicht auf das dazugehörige Heizsystem. Der COP-Wert ist wichtig, um vor dem Kauf verschiedene Wärmepumpen vergleichen zu können.
- Der SCOP ist der COP-Wert einer Wärmepumpe in Relation zur Außentemperatur (12° C, 7° C, 2° C und -7° C). Der SCOP ist somit etwas genauer und realistischer als der COP. Die Bosch Wärmepumpe Compress 7400i AW erreicht z. B. einen sehr hohen SCOP von 5,1.
- Die JAZ wird individuell unter realen Bedingungen ermittelt. Sie gibt das Verhältnis von eingesetzter Energie zu erzeugter Heizwärme einer Heizanlage an. Die JAZ kann erst rund ein Jahr nach Kauf und Einbau Ihrer Wärmepumpe bestimmt werden.
COP und JAZ sind beides wichtige Kennzahlen für die Effizienz von Wärmepumpen. Während die Leistungszahl COP ein theoretischer Prüfwert ist, der im Vorfeld rechnerisch ermittelt wird und eine Momentaufnahme der Wirtschaftlichkeit der Wärmepumpe unter konstanten Normbedingungen abbildet, stellt die Jahresarbeitszahl die tatsächliche Effizienz einer Wärmepumpe in der Heizpraxis für die Gesamtanlage dar. Die JAZ wird also vor Ort unter realen Bedingungen über einen längeren Zeitraum zur Ermittlung der Jahresenergiekosten gemessen und ist daher als Kennzahl zuverlässiger, wohingegen der COP als gutes Vergleichskriterium für den Kauf einer Wärmepumpe als neue Heizung herangezogen werden kann.
Gut zu wissen: Eine Wärmepumpe mit niedriger Leistungszahl kann bei guter Dämmung eine höhere JAZ erreichen als eine Wärmepumpe mit hohem COP-Wert in einem schlecht gedämmten Altbau. In unseren weiterführenden Ratgebern erfahren Sie, worauf Sie bei Wärmepumpen im Altbau achten sollten. Um das gesamte Prinzip der Wärmepumpenheizung zu verstehen, ist es zudem hilfreich, sich mit der Funktion einer Wärmepumpenheizung auseinanderzusetzen.
Wie wird die Jahresarbeitszahl berechnet?
Für die Berechnung der Jahresarbeitszahl gilt folgende Formel:
„Qab“ entspricht der abgegebenen thermischen Energie und „Qzu“ der zugeführten elektrischen Energie. Das heißt, die Jahresarbeitszahl berechnet sich anhand der erzeugten Wärmeenergie pro Jahr geteilt durch den verbrauchten Heizstrom pro Jahr, beides angegeben in Kilowattstunden (kWh).
Zur Feststellung der beiden Größen sind ein Wärmemengenzähler und ein extra Stromzähler nötig. Verschiedene Simulationsprogramme helfen, die Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe für die Planung zu schätzen. Die ermittelten Werte dienen jedoch nur der Orientierung, da sie in der Praxis von der tatsächlichen JAZ abweichen können.
Jahresarbeitszahlen im Vergleich: Wie wirtschaftlich ist meine Wärmepumpe?
Anhand der Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe lässt sich ihr Nutzungsgrad, also ihre Wirtschaftlichkeit ablesen: je höher die Zahl, desto höher in der Regel die Effizienz der Wärmepumpe und desto geringer der Stromverbrauch, was folglich auch zu geringeren Heizkosten führt.
Was sagt die Jahresarbeitszahl über die Effizienz von Wärmepumpen aus? Die JAZ wird individuell für ein bestimmtes Gebäude und eine bestimmte Heizanlage ermittelt und ist je nach Wärmequelle (Erde, Wasser oder Luft) unterschiedlich. Eine Jahresarbeitszahl von 5 bedeutet etwa, dass die Heizanlage 5 kWh Wärme mittels 1 kWh elektrischer Energie bereitstellt. Moderne Wärmepumpen erreichen in der Regel eine Jahresarbeitszahl zwischen 3 und 5. Einen Überblick über die durchschnittliche Jahresarbeitszahlen je nach Wärmepumpenart gibt die nachfolgende Tabelle:
Was sind die Voraussetzungen für eine hohe Jahresarbeitszahl?
Faktoren wie Dämmung, Heizverhalten und Co. beeinflussen die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe. Wichtig für eine optimale JAZ sind:
- Wärmequelle: Zwar sind Erd- oder Wasserwärmepumpen teurer als zum Beispiel Luftwärmepumpen, dafür haben die Energiequellen Erde und Grundwasser ganzjährig konstante Temperaturen.
- Vorlauftemperatur: Der Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle aus der Umwelt und der Systemtemperatur der Heizung sollte immer möglichst gering sein. Auch ein großflächiges Heizverteilsystem (Wand- oder Fußbodenheizung) ist hierfür wichtig.
- Dämmung: Je besser die Dämmung der Wohnräume, Türen etc., desto geringer ist der Wärmebedarf.
- Klima: Die Energiequelle von Luft-Wasser-Wärmepumpen ist die Außenluft. In kälteren Klimazonen kann es also vorkommen, dass die JAZ dieser Wärmepumpenheizungen niedriger ist als in Gegenden mit wärmeren Temperaturen.
- Individueller Wärmebedarf: Jeder hat ein eigenes Temperaturempfinden. Je nachdem, wie warm Sie es in Ihren Wohnräumen möchten, wächst auch Ihr Heizbedarf. Auch das beeinflusst die JAZ. Ebenso wichtig ist richtiges Lüften.
Je höher die JAZ ist, desto mehr Heizenergie produziert die Wärmepumpenanlage im Verhältnis zur aufgewendeten Energie – desto wirtschaftlicher ist sie also. Vom Kosten-Nutzen-Aufwand her gilt je nach Art der Wärmepumpe eine unterschiedliche Mindest-JAZ: Bei einer Wasser- oder einer Erdwärmepumpe sollten Sie aus Gründen der Wirtschaftlichkeit eine JAZ von wenigstens 4 erreichen. Die JAZ einer Wärmepumpe hängt jedoch immer von den baulichen Gegebenheiten des Gebäudes und den Umweltvoraussetzungen ab, sodass eine genaue und individuelle Planung und Berechnung nötig ist. Der Hersteller einer Wärmepumpe kann nur für den unter Normbedingungen ermittelten COP, aber nicht für die individuelle JAZ garantieren.
Leistungszahl einer Wärmepumpe berechnen und richtig deuten
Der COP wird anhand festgelegter Voraussetzungen unter Laborbedingungen nach DIN EN 14511 gemessen. Um den COP-Wert einer Wärmepumpe zu berechnen, benötigt man die Angaben zur Heizleistung (Q) und Verdichterleistung (W) und teilt diese durcheinander. Daraus ergibt sich das Verhältnis von gewonnener Nutzwärme zur eingesetzten elektrischen Energie in einem bestimmten Betriebspunkt.
Den COP berechnen Sie grundsätzlich nicht selbst, da dies unter definierten Normen geschieht. Sie finden die Angaben über die ermittelte Leistungszahl einer Wärmepumpe im Produktdatenblatt des Herstellers. Im Folgenden erklären wir, was die COP-Kürzel bedeuten und wie sie richtig ausgelesen werden.
Beispiel für die Leistungszahl einer Wärmepumpe: COP A7 / W35 = 4,7
Der COP-Wert wird angegeben in der Form: Buchstabe °C Wert / Buchstabe °C Wert = COP Wert. Der erste Buchstabe gibt an, um welche Wärmequelle es sich handelt. A steht für Luft, B für Erde und W für Wasser bzw. Grundwasser. Der Buchstabe dahinter beschreibt das herrschende Temperaturniveau. Der zweite Wert aus Buchstabe und Zahl steht für die Vorlauftemperatur der Heizung. Also, was bedeutet COP A7 W35? Es handelt sich hierbei um eine Luft-Wasser-Wärmepumpe, die bei 7 Grad Außentemperatur arbeitet und dabei eine Vorlauftemperatur von 35 Grad erzeugt. Unter diesen Bedingungen erreicht die Wärmepumpe im obigen Beispiel einen COP-Wert von 4,7. B0W35 würde bedeuten, dass eine Erdwärmepumpe mit einer Soletemperatur von 0 Grad und einer Vorlauftemperatur von 35 Grad arbeitet. W10W50 sagt aus, dass eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit einer Wassertemperatur von 10 Grad und einer Vorlauftemperatur von 50 Grad im Betrieb läuft.
Wichtig zu wissen: Der COP bei Wärmepumpen unterscheidet sich je nach Außentemperatur und Vorlauftemperatur. Eine niedrige Vorlauftemperatur von 35 Grad lässt darauf schließen, dass die Wärmepumpe mit einer Fußbodenheizung betrieben wird. Herkömmliche Wärmepumpen arbeiten am effizientesten bei Vorlauftemperaturen unter 50 Grad, das ist auch mit Wärmepumpenheizkörpern möglich. Je höher die Außentemperatur bei den Messungen ist, desto effizienter kann die Wärmepumpe arbeiten, was sich entsprechend in höheren Leistungszahlen niederschlägt. Der COP von Wärmepumpen lässt sich also verbessern durch Verringern der Temperaturdifferenz zwischen Energiequelle und Vorlauftemperatur. Realistisch wäre es, den COP der Wärmepumpe bei 2 Grad Außentemperatur zu messen, was dem üblichen Standard entspricht.
Was ist ein guter COP-Wert bei Wärmepumpen?
Die Leistungszahl COP ist eine wichtige Kenngröße, um die Effizienz von Wärmepumpen zu vergleichen. Der COP benennt das Verhältnis von aufzuwendender Energie und erzeugter Wärme unter Normbedingungen. Je höher der COP-Wert ist, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Generell liegen gute COP-Werte zwischen 3 und 5. Ein COP unter 3 spricht in der Regel dafür, dass die Wärmepumpe nicht wirtschaftlich arbeitet. Welcher COP-Wert als gut befunden wird, unterscheidet sich je nach Art der Wärmepumpe. Für Luftwärmepumpen gilt ein COP ab 3 als gut. Das bedeutet, dass eine Kilowattstunde Strom drei Kilowattstunden Wärme bereitstellt. Bei Wasser-Wasser-Wärmepumpen gilt ein COP ab 5 als gut.
Bei Erdwärmepumpen und Wasserwärmepumpen stellt die Wärmequelle das das ganze über konstante Temperaturen bereit, wodurch die Wärmepumpe ganzjährig effizient arbeiten kann. Den besten COP erreichen Wasserwärmepumpen mit Werten von 4,9 bis 5,8. Erdwärmepumpen liefern ebenfalls hohe COP-Werte von 4,4 bis 4,8. Luftwärmepumpen weisen mit einem COP von 3,4 bis 4,1 vergleichsweise niedrige Werte auf, die aber dennoch gut sind. Das liegt daran, dass Wärmepumpen bei starken Minusgraden nicht mehr effizient arbeiten und sich ein elektrischer Heizstab einschaltet zur Unterstützung des Heizbetriebs. Die Außentemperatur wirkt sich auf den COP einer Luftwärmepumpe aus.
Einen Überblick über typische COP-Werte für jeden Wärmepumpentyp liefert die nachfolgende Übersicht:
- Luft-Wasser-Wärmepumpe: COP 3,4 - 4,1
- Sole-Wasser-Wärmepumpe: COP 4,4 - 4,8
- Wasser-Wasser-Wärmepumpe: COP 4,9 - 5,8
- Brauchwasser-Wärmepumpe: COP 3,7 - 4,3
Spielen COP und JAZ eine Rolle bei der Wärmepumpenförderung?
Die Leistungszahl und Jahresarbeitszahl geben zwar Aufschluss über die Effizienz von Wärmepumpen, sind als Voraussetzung zur Förderung jedoch nicht ausschlaggebend. Zumindest nicht mehr oder allein. Bis Ende 2020 galt die JAZ als Förderkriterium, dabei mussten je nach Art der Wärmepumpe bestimmte Mindest-Jahresarbeitszahlen von 3,5 bis 3,8 eingehalten werden.
Mit Beginn der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) wurde bei der Wärmepumpenförderung die sogenannte jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz (ETA’s oder ƞs-Wert) als Kenngröße herangezogen. Sie sagt aus, wie viel Primärenergie für eine Kilowattstunde Wärme benötigt wird und errechnet sich aus dem SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) geteilt durch 2,5 – da man davon ausgeht, dass der Primärenergiefaktor für Strom bei 2,5 liegt. Eine Liste mit allen förderfähigen Wärmepumpen finden Sie auf der Webseite des BAFA. Eine Förderung für Wärmepumpen im Neubau gibt es übrigens nur, wenn ein Effizienzhaus-Standard erreicht wird.
FAQ zum Thema COP und Jahresarbeitszahl
Nein. Der COP (Coefficient of Performance) beschreibt die Leistungszahl einer Wärmepumpe und wird unter Normbedingungen ermittelt. Die Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe (JAZ) wird individuell unter realen Bedingungen rund ein Jahr lang ermittelt und gibt Aufschluss über das Verhältnis des Jahresertrags an Heizenergie zur aufgewendeten Energie. Um die Begriffe nicht miteinander zu verwechseln, kann man sich merken: Bei der Jahresarbeitszahl geht es darum, wie die Wärmepumpe tatsächlich arbeitet und bei der Leistungszahl, welche Leistung die Wärmepumpe theoretisch erbringen wird. Der SCOP ist der COP mit dem Zusatz „seasonal“ – also „saisonabhängig“. Das heißt, er wird für verschiedene angenommene Außentemperaturen berechnet und ist damit präziser als der allgemeine COP.