Jahresarbeitszahl verrät Effizienz der Wärmepumpe

Die Jahresarbeitszahl berechnen

Geht es um die Berechnung der dimensionslosen Kennziffer, sind alle über ein Jahr zugeführten und abgeführten Energiemengen der Wärmepumpe ins Verhältnis zu setzen. Mathematisch ausgedrückt ergibt sich die Jahresarbeitszahl (kurz: JAZ) also aus der Gleichung JAZ = Qab / Qzu (Jahresarbeitszahl = abgeführte thermische Energie, geteilt durch zugeführte elektrische Energie).

In der Praxis werden dazu mindestens zwei zusätzliche Messgeräte benötigt. Ein Wärmemengenzähler zur Aufzeichnung der abgegebenen thermischen Energie und ein Stromzähler. Dieser ist neben dem Hausstromzähler nötig, um den Stromverbrauch der Wärmepumpenheizung nachweisen zu können. Bei Gas-Wärmepumpen kommt hier ein Gaszähler zum Einsatz. 

Unterschiedliche Systemgrenzen für die Bewertung

Auf der Seite der aufgenommenen elektrischen Energie erfolgt die Bewertung heute mit unterschiedlichen Systemgrenzen. So berechnen Experten die Jahresarbeitszahl zum Beispiel auf Basis des:

• Stromverbrauchs aus Steuerung, Verdichtung und der Erschließung der Wärmequelle (Ventilatoren, Solepumpen, Wasserpumpen)
• gesamten  Stromverbrauchs der Wärmepumpe, einschließlich der Verluste über Speicher und Verteilung der Heizung
• Wärmepumpen-Stromverbrauchs, der Wärmeverluste, des Bedarfs für einen Elektroheizstab sowie des Strombedarfs der Umwälzpumpe der Heizungsanlage

Während sich über die erste Systemgrenze allein die Effizienz der Wärmepumpenheizung bestimmen lässt, berücksichtigen die beiden anderen auch die Effizienz der Heizungsanlage. In der Praxis erfolgt die Berechnung in der Regel allein über das Heizgerät. In die Ermittlung der Jahresarbeitszahl fließt dabei der aufgenommene Strom für Steuerung, Verdichtung und Wärmequellenerschließung ein.

Jahresarbeitszahl und Leistungszahl

Neben der JAZ geben viele Hersteller die Effizienz einer Wärmepumpenheizung auch mit der Leistungszahl an. Diese heißt auf Englisch coefficient of performance und wird mit  COP  abgekürzt.

Während sich beide Werte aus dem Verhältnis von ab- und zugeführter Energie bestimmen lassen, bietet der COP-Wert nur eine Momentaufnahme. Denn er gilt für einen bestimmten Zustand, wie zum Beispiel einer Lufttemperatur von zehn und einer Vorlauftemperatur von 35 Grad Celsius. In der Praxis trifft dieser jedoch nicht immer zu, weshalb die Werte meist niedriger ausfallen. Welche Ausgangsgrößen der Leistungszahl zugrunde liegen, erkennt man übrigens an der Bezeichnung, wie zum Beispiel COP 10/35. Dabei steht die erste Zahl für die Quell- und die Zweite für die Vorlauftemperatur.

In die Jahresarbeitszahl fließen die Gewinne und Verbräuche eines ganzen Jahres ein. Sie bewertet die Arbeit der Wärmepumpenheizung praktisch und lässt daher auch Aussagen zur Wirtschaftlichkeit zu.

Aussage über Effizienz und Heizkosten

Als Kennziffer ohne Einheit sagt die Jahresarbeitszahl auf den ersten Blick nicht viel über den Verbrauch der Heizung aus. In der Praxis gilt aber: Je höher der Betrag, desto besser ist es. Denn dann ist weniger Strom zur Beheizung nötig und die Heizkosten sinken. Bei effizienten Wärmepumpenanlagen liegt die JAZ in einem Bereich von 3,0 bis 4,5. Dabei gibt sie etwa viermal mehr Energie ab, als sie kostenpflichtig aus dem Stromnetz bezieht. Oder anders herum: Bei einem Wärmebedarf von 20.000 Kilowattstunden im Jahr und einer JAZ von 4 benötigt die Wärmepumpe jährlich 5.000 Kilowattstunden Strom (Wärmebedarf / JAZ = Strombedarf).  

Voraussetzungen für eine hohe Jahresarbeitszahl

Damit die Kennziffer im Betrieb hoch ist, sind einige Voraussetzungen zu erfüllen. So sollte die Temperaturdifferenz zwischen Umweltwärmequelle und den Systemtemperaturen der Heizung klein sein. Möglich ist das durch:

• den Einbau in energiesparend gebaute oder sanierte Gebäude
• die Kombination mit einer Niedertemperatur-Flächenheizung oder groß ausgelegten Heizkörpern
• die Wahl einer Wärmequelle mit hohen Temperaturen wie Erdreich oder Wasser
• eine Kombination mit Solarthermie zur Warmwasserbereitung

Bis 2020 Fördervoraussetzung: JAZ über 3,5

Geht es um die Förderung einer Wärmepumpenheizung, fordert der Staat eine hohe Effizienz. Bis Ende 2020 wurde diese mit der Jahresarbeitszahl gemessen. Um Fördermittel zu erhalten, musste der Wert bei mindestens 3,5 liegen. Einzige Ausnahme war die Gasheizung, bei der auch eine JAZ von 1,25 ausreichte.  

Mit der Einführung der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) änderten sich auch die technischen Voraussetzungen. So ist heute eine hohe  jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz  zu erreichen. Der Kennwert beschreibt das Verhältnis aus dem gedeckten Raumheizungsbedarf einer bestimmten Heizperiode und dem dabei angefallenen Energieverbrauch. Sie wird in Prozent angegeben und muss möglichst hoch sein. Welche Vorgaben hier konkret bestehen, zeigen wir im Beitrag zur Förderung der Wärmepumpe.