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Der Coefficient of performance (COP) bei Wärmepumpen
Bei einer Kompressionswärmepumpe ist der Coefficient of Performance (COP) das Verhältnis zwischen der erzeugten Nutzwärme und der eingesetzten Antriebsenergie. Der Kennwert lässt sich in "Leistungszahl" übersetzen. Mit der eingesetzten Antriebsenergie ist jene mechanische oder elektrische Energie gemeint, die von außen zugeführt werden muss, damit die Wärmepumpe ihren Dienst überhaupt aufnehmen kann. Die elektrische Energie liegt regelmäßig etwas höher, da es im Elektromotor zu Verlusten kommt.
Was sagt der COP bei Wärmepumpen aus?
Die Leistungszahl ist ein Maß für die Energieeffizienz einer Wärmepumpe unter bestimmten Betriebsbedingungen. Hierbei spielen die Temperatur des zur Verfügung stehenden Wärmereservoirs (z. B. Außenluft, Erdreich oder Grundwasser) und die Temperatur der gewonnenen Nutzwärme eine wichtige Rolle. Je größer der Temperaturunterschied zwischen Nutzwärme und Wärmequelle ausfällt, umso geringer ist auch die Leistungszahl.
Die Angabe der Betriebstemperaturen erfolgt bei Wärmepumpen üblicherweise über Kurzformen. Hierzu zwei Beispiele:
- "Das Kürzel A5W35" bedeutet, dass eine Luft-Wasser-Wärmepumpe gerade mit einer Außenlufttemperatur von 5 Grad Celsius arbeitet. Das "A" steht für das englische "Air". Die dabei erzeugte Vorlauftemperatur liegt bei 35 Grad Celsius.
- Der Wert "W11W50" gibt die Temperaturen einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe an. Die Wassertemperatur beträgt 11 Grad Celsius, während die Vorlauftemperatur bei 50 Grad Celsius liegt.
Die Rücklauftemperatur ist hierbei nicht angegeben. Stattdessen wird gemäß der Norm EN14511 einfach davon ausgegangen, dass diese regelmäßig 5 Grad Celsius unter der Vorlauftemperatur liegt.
COP im Teillastbetrieb
Üblicherweise wird der Coefficient of performance (COP) für den Volllastbetrieb angegeben. Bei leistungsgeregelten Wärmepumpen können im Teillastbetrieb aber auch günstigere Werte erreicht werden. Grundsätzlich stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung, die Leistung zu senken. Die Auswirkungen auf den COP fallen dabei unterschiedlich aus.
Geringere Leistungszahl der Wärmepumpe im Taktbetrieb
Im Taktbetrieb wird die Wärmepumpe wiederholt ein- und ausgeschaltet, wobei die Regelung über ein Thermostat erfolgt. Diese Variante wirkt sich jedoch eher negativ auf die Leistungszahl aus. Es liegt unter anderem daran, dass die Effizienz der Pumpe während der Anlaufphase niedrigerer ist.
Höhere Effizienz bei regelbaren Wärmepumpenheizungen
Daneben gibt es aber auch Wärmepumpen mit moduliertem Betrieb. Hier lässt sich die Wärmeleistung innerhalb eines bestimmten Spektrums dem Bedarf anpassen. Um dies zu erreichen, kann beispielsweise die Drehzahl des Kompressors verändert werden. Alternativ kann an diesem auch eine Manipulation vorgenommen werden, mit deren Hilfe die Antriebsleistung bei konstanter Drehzahl reduziert wird. Gegenüber dem Volllastbetrieb kann sich der COP hier deutlich verbessern. Aus dem Grund sind leistungsgeregelte Wärmepumpen (sogenannte Inverter-Wärmepumpen) in der Praxis energieeffizienter als im Taktbetrieb arbeitende Geräte. Bei Heizungsanwendungen stellen sie aktuell den Stand der Technik dar.
Zusammenhang zwischen COP und Jahresarbeitszahl
Der COP gilt nur bei bestimmten Bedingungen, die im Laufe des Jahres immer wieder variieren. Die Jahresarbeitszahl (JAZ) wird daher oftmals als die für die Energieeffizienz aussagekräftigere Kennzahl angesehen. Denn durch sie wird die im Mittel erreichte Leistungszahl zum Ausdruck gebracht. Die Jahresarbeitszahl hängt jedoch nicht allein von den Leistungsdaten der Wärmepumpe, sondern auch von den örtlichen klimatischen ab. Zudem spielen das genutzte Wärmereservoir und die Qualität der Auslegung der Anlage eine wichtige Rolle.
Fazit von Philipp Hermann
Der COP (Coefficient of Performance) ist eine Kennzahl für die Effizienz einer Wärmepumpe. Sie beschreibt das Verhältnis aus nutzbarer und aufgebrachter Energie. Je höher ihr Betrag ist, umso sparsamer arbeitet eine Wärmepumpe. Der Wert wird allerdings im Labor gemessen, weshalb die tatsächliche Effizienz anders ausfallen kann. Beschreiben lässt sich diese daher besser mit der Jahresarbeitszahl.
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