Effizienz einer Wärmepumpe: Welche Faktoren haben Einfluss?

Die Wärmepumpe zählt zu dem umweltfreundlichen Heizlösungen. Doch ihre Effizienz hängt von verschiedenen Faktoren ab. In diesem Beitrag beleuchten wir die wichtigsten Einflüsse auf die Effizienz, erklären, was hinter den Werten JAZ und COP steckt und verraten, welche Rolle Smart Meter spielen.
Wärmepumpe

Inhaltsverzeichnis

1. Welche Faktoren beeinflussen die Effizienz einer Wärmepumpe?

Durch die Regelungen im neuen Gebäudeenergiegesetz 2024 werden Wärmepumpen immer wichtiger. Gerade deshalb ist es wichtig zu wissen, welche Faktoren die Effizienz einer Wärmepumpe beeinflussen.

  1. Wärmequelle und Temperaturunterschied
Die Effizienz der Wärmepumpe hängt maßgeblich von der Wärmequelle und somit der Art der Wärmepumpe ab. Prinzipiell gilt: Je geringer der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Heizungswasser, desto weniger Energie benötigt die Wärmepumpe. Das bedeutet, dass Erdwärmepumpen (Sole-Wasser) und Wasser-Wasser-Wärmepumpen oft besonders effizient sind, da Boden und Grundwasser eine relativ konstante und hohe Temperatur bieten. Luft-Wasser-Wärmepumpen sind hingegen etwas weniger effizient, da die Außentemperatur stark schwankt und oft deutlich niedriger ist.

  1. Heizkörper und Vorlauftemperatur
Wärmepumpen arbeiten besonders effizient bei niedrigen Vorlauftemperaturen. Das heißt, die Heizsysteme, die nur eine niedrige Wassertemperatur benötigen, passen besonders gut zu Wärmepumpen. Hier sind Niedertemperatur-Heizkörper und Fußbodenheizungen ideal, da sie Wärme mit geringer Vorlauftemperatur optimal im Raum verteilen. Eine hohe Vorlauftemperatur würde die Leistungsfähigkeit und Effizienz der Wärmepumpe senken.

  1. Der energetische Zustand des Hauses
Gut gedämmte und isolierte Gebäude benötigen weniger Heizenergie. In einem schlecht gedämmten Haus muss die Wärmepumpe kontinuierlich laufen, um die Wärmeverluste auszugleichen, was den Stromverbrauch und die Kosten erhöht. In gut gedämmten Häusern hingegen bleibt die Wärme länger im Gebäude, und die Wärmepumpe muss seltener anspringen. Daher ist es oft sinnvoll, vor der Installation einer Wärmepumpe die Gebäudeisolierung zu verbessern.

  1. Dimensionierung der Wärmepumpe
Die richtige Dimensionierung ist entscheidend für die Effizienz. Ist die Wärmepumpe zu groß, läuft sie oft im Teillastbetrieb, was die Effizienz mindert. Eine zu kleine Wärmepumpe dagegen schafft es möglicherweise nicht, den gesamten Heizbedarf zu decken. Eine gute Planung durch Fachleute stellt sicher, dass die Wärmepumpe passend zur Heizlast des Gebäudes dimensioniert wird und dadurch im optimalen Leistungsbereich arbeitet.

  1. Die Rolle des Warmwasserspeichers
Ein Warmwasserspeicher ermöglicht es der Wärmepumpe, Wärme in Zeiten geringen Verbrauchs für später zu speichern. Dadurch muss die Wärmepumpe nicht ständig ein- und ausgeschaltet werden, was den Verschleiß mindert und die Energieeffizienz erhöht. Der Speicher stellt zudem sicher, dass bei hohem Warmwasserbedarf, etwa morgens, ausreichend warmes Wasser zur Verfügung steht, ohne dass die Wärmepumpe ständig nachheizen muss.

  1. Zusammenspiel mit einer PV-Anlage
Eine Photovoltaikanlage (PV) ergänzt die Wärmepumpe optimal: Der von der PV-Anlage erzeugte Solarstrom kann direkt für den Betrieb der Wärmepumpe genutzt werden, was den Eigenverbrauch erhöht und die Stromkosten senkt. So kann die Wärmepumpe mit sauberem, selbst erzeugtem Strom betrieben werden, was die Gesamteffizienz und Nachhaltigkeit des Systems steigert.

  1. PV-Heimspeicher für sonnenarme Zeiten
Ein PV-Heimspeicher erhöht die Autarkie und Effizienz der Wärmepumpe, indem überschüssiger Solarstrom gespeichert und in sonnenarmen Zeiten zur Verfügung gestellt wird. Dadurch kann die Wärmepumpe auch nachts oder bei bewölktem Wetter kostengünstig betrieben werden, und Haushalte werden unabhängiger von externen Stromquellen.

  1. Nutzung der Wärmepumpe zum Kühlen
Eine sogenannte reversible Wärmepumpe kann nicht nur heizen, sondern im Sommer auch kühlen, indem sie die Funktionsweise umkehrt. Besonders in Kombination mit einer PV-Anlage kann die Wärmepumpe an heißen Tagen den selbst erzeugten Solarstrom nutzen, um das Gebäude kostengünstig zu kühlen. Das steigert den Eigenverbrauch und bietet einen weiteren Effizienzvorteil.

2. Kann die Effizienz einer Wärmepumpe durch ein Smart Meter gesteigert werden?

Intelligente Messsysteme sind seit dem neuen § 14a EnWG für steuerbare Verbrauchseinrichtungen wie Wärmepumpen verpflichtend, tragen aber auch aktiv zur Effizienzsteigerung bei. Durch die Echtzeitüberwachung des Stromverbrauchs und eine intelligente Steuerung ermöglichen Smart Meter, dass Wärmepumpen beispielsweise bevorzugt dann betrieben werden, wenn eigener Solarstrom von einer Photovoltaikanlage zur Verfügung steht. Die intelligente Steuerung gelingt beispielsweise über ein Heim-Energiemanagementsystem (HEMS). Zur Integration der Messwerte stellt inexogy eine semi-public Rest-API zur Verfügung.

3. Was geben JAZ und COP in Bezug auf die Effizienz einer Wärmepumpe an?

Zwei Werte, die die Effizienz einer Wärmepumpe in Zahlen beschreiben, sind der COP (Coefficient of Performance) und die JAZ (Jahresarbeitszahl).

    • COP (Leistungszahl): Dieser Wert gibt an, wie viel Wärme die Wärmepumpe pro eingesetzter Kilowattstunde Strom liefert. Ein COP von 4 bedeutet beispielsweise, dass eine Umwandlung von 1 kWh Strom in 4 kWh Wärme stattfindet. Der COP-Wert bezieht sich auf bestimmte Betriebsbedingungen und ist daher eher eine Momentaufnahme.

 

COP = Erzeugte Heizwärme (kWh) / benötigter Strom (kWh)

Beispiel: COP = 12 kWh / 3 kWh = 4

 

  • JAZ (Jahresarbeitszahl): Die JAZ hingegen ist der Durchschnittswert der Effizienz über ein gesamtes Jahr hinweg und berücksichtigt saisonale Schwankungen. Eine JAZ von 4 bedeutet, dass die Wärmepumpe über das Jahr hinweg durchschnittlich 4 kWh Wärme pro eingesetzter kWh Strom erzeugt. Die JAZ ist daher praxisnäher und bietet einen realistischeren Einblick in die tatsächliche Effizienz.

 

JAZ = Erzeugte Heizwärme pro Jahr (kWh/a) / benötigten Strom pro Jahr (kWh/a)

Beispiel: JAZ = 10.000 kWh/a / 2.500 kWh/a = 4

4. Wie effizient sind Wärmepumpen im Vergleich?

Wärmepumpen zählen zu den effizientesten Heizsystemen, da sie bereits vorhandene Umweltwärme aus Luft, Wasser oder Erde nutzen und dabei nur eine geringe Menge elektrischer Energie benötigen. Im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen wie neue Öl- oder Gasthermen, die Wirkungsgrade von etwa 80-90 % (Öl) bzw. etwas über 90 % (Gas) erreichen, bieten Wärmepumpen Nutzungsgrade von 250-500 %, je nach Modell und Energiequelle. Das bedeutet, dass man aus 10 kWh Strom etwa 30-40 kWh Wärme erzeugen kann. Anders als bei Öl- oder Gasheizungen verbrauchen Wärmepumpen zudem keinen fossilen Brennstoff: Das Kühlmittel in der Pumpe verflüssigt sich und verdampft in einem geschlossenen Kreislauf immer wieder, was die Umwelt schont und die Energiekosten reduziert.


Wärmepumpen sind auch bei niedrigen Außentemperaturen effizient und können mit erneuerbarem Strom betrieben werden – insbesondere in Kombination mit einer Photovoltaikanlage (PV) auf dem Dach. Hier wird in der Regel eine sogenannte Kaskadenschaltung notwendig. Mehr dazu erfahren Sie in unserem Blogbeitrag „Kaskadenschaltung mit PV-Anlage, Wärmepumpe und Smart Meter“.

Nutzen Sie die Vorteile eines Smart Meters!

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5. Quellen

Autor: Evelyn Isaak

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