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Wirkungsgrad der Wärmepumpe optimieren: Fünf Tipps
Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe gibt an, wie viel Wärme aus einer Kilowattstunde Strom gewonnen werden kann. Er hängt von zahlreichen Faktoren ab und ist besser, je höher sein Betrag ausfällt. Doch welche Faktoren beeinflussen die Effizienz der Umweltheizung und wie lässt sich bei einer Wärmepumpe der Wirkungsgrad anheben? Antworten auf diese Fragen geben wir in den folgenden Abschnitten.
Das Wichtigste auf einen Blick:
- Der Wirkungsgrad der Wärmepumpe beschreibt, wie viel Wärme aus dem eingesetzten Strom zu gewinnen ist. Ein hoher Betrag steht für eine hohe Effizienz.
- Der bedeutendste Einflussfaktor ist der Unterschied zwischen den Temperaturen der Wärmequelle und des Heizungswassers (auch Temperaturhub genannt).
- Den Effizienzkennwert optimieren Sie, indem Sie für einen geringen Temperaturhub sorgen. Wählen Sie dazu eine günstige Wärmequelle und große Heizflächen.
Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe verständlich erklärt
Befeuern Sie einen Ofen mit Holz, enthält dieses eine genau definierte Energiemenge. Bei der Verbrennung strömt ein Teil davon mit den Abgasen aus dem Haus. Ein anderer geht auf den Aufstellraum über. Dividieren Sie die nutzbare Wärme durch die im Holz gespeicherte Energiemenge, erhalten Sie den Wirkungsgrad. Denn dieser beschreibt das Verhältnis von Nutzen zu Aufwand. Er wird in Prozent angegeben und ist gut, wenn sein Betrag hoch ausfällt. Das Maximum liegt in der Regel bei 100 Prozent, da dann die gesamte aufgebrachte Energiemenge in nutzbare Wärme umgewandelt wurde.
Bei Wärmepumpen liegt der Effizienzkennwert über 100 Prozent
Eine Ausnahme stellen Wärmepumpen dar. Denn diese erreichen Wirkungsgrade von über 100 Prozent. Grund dafür ist die spezielle Funktionsweise. Dabei geht Wärme aus der Umwelt auf ein Kältemittel über. Das Medium verdampft bei diesem Vorgang und strömt anschließend zu einem Verdichter. Dieser nutzt elektrische Energie, um den Druck des Kältemittels anzuheben. Gleichzeitig steigt die Temperatur und die mitgeführte Wärme lässt sich im nächsten Schritt an das Heizsystem übertragen.
Während das den „Nutzen“ darstellt, bilden Umweltwärme und Energieverbrauch des Verdichters den eigentlichen Aufwand. Da die Umweltwärme kostenfrei zur Verfügung steht, berücksichtigen Experten allerdings nur den Stromverbrauch, wenn sie den Wirkungsgrad der Wärmepumpe berechnen. Darstellen lässt sich das mit folgender Formel:
- Wirkungsgrad der Wärmepumpe = Nutzbare Wärme / Stromverbrauch des Verdichters
Da der Stromverbrauch des Verdichters niedriger ist als die nutzbare Energie, liegt das Ergebnis der Formel für den Wirkungsgrad der Wärmepumpe über 100 Prozent. Abhängig von der Wärmequelle sind sogar Werte von 300 bis 500 Prozent möglich. Mit jeder Kilowattstunde Strom kann Ihre Umweltheizung dabei also drei bis fünf Kilowattstunden Wärme bereitstellen.
Der Temperaturhub beeinflusst die Effizienz der Wärmepumpe
Um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, sollte der Nutzen hoch und der Aufwand niedrig sein. Erreichen lässt sich das mit einem niedrigen Temperaturhub. Also dann, wenn die Temperatur der Wärmequelle und die Vorlauftemperatur der Wärmepumpe nah beieinander liegen. Denn das sorgt dafür, dass der Verdichter weniger leisten muss und weniger Strom verbraucht. Darstellen lässt sich der Einfluss der Temperaturdifferenz auf den Wärmepumpen-Wirkungsgrad mit folgendem Diagramm:
Zusammenhang von Wirkungsgrad der Wärmepumpe und Temperaturhub
Bauart der Wärmepumpe beeinflusst den möglichen Wirkungsgrad
Um die Effizienz der Umweltheizung zu steigern, gibt es zwei wesentliche Stellschrauben:
- Vorlauftemperatur der Heizung: abhängig vom Zustand des Gebäudes und von der Wärmeverteilung
- Temperatur der Wärmequelle: lässt sich mit der Wahl der passenden Wärmepumpe beeinflussen
Im Wirkungsgrad-Vergleich schneiden dabei vor allem Erd- und Sole-Wärmepumpen gut ab, da diese meist ganzjährig auf hohe Wärmequellen zugreifen. Der Wirkungsgrad einer Luft-Wasser-Wärmepumpe fällt im gleichen Gebäude in der Regel niedriger aus. Denn diese gewinnt thermische Energie aus der Umgebungsluft, die im Winter weniger als null Grad Celsius haben kann.
Effizienzkennwert schwankt im Laufe eines Jahres teilweise stark
Unabhängig von der Art der Wärmepumpe fällt der Wirkungsgrad im Winter niedriger aus. Grund dafür ist zum einen die sinkende Außentemperatur, die einen höheren Wärmebedarf und somit auch eine höhere Vorlauftemperatur zur Folge hat. Zum anderen sind die Quelltemperaturen in der Heizperiode niedriger. Beides lässt den Temperaturhub steigen. Der Verdichter der Umweltheizung verbraucht mehr Strom und die Effizienz sinkt etwas ab.
Fünf Tipps für einen höheren Wärmepumpen-Wirkungsgrad
Möchten Sie bewusst und effizient heizen, lohnt es sich, den Wirkungsgrad Ihrer Wärmepumpe zu optimieren. Am besten funktioniert das bereits bei der Planung. Aber auch dann, wenn die Anlage längst in Betrieb ist, gibt es zahlreiche Maßnahmen zum Verbessern der Effizienz.
Tipp 1: Eine günstige Wärmequelle auswählen
Vor der Installation ist Ihr Einfluss auf den Wirkungsgrad der Wärmepumpe am größten. Denn zu diesem Zeitpunkt können Sie optimale Bedingungen für den sparsamen und effizienten Betrieb der Umweltheizung schaffen. Möglich ist das, indem Sie eine Anlage wählen, die auf eine Wärmequelle mit ganzjährig hohen Temperaturen zugreifen kann. Dazu gehören etwa Erdwärmepumpen und Wasserwärmepumpen.
Von Extra-Förderung profitieren: Setzen Sie auf eine Erd- oder Wasserwärmepumpe, belohnt der Staat das mit einer um fünf Prozent höheren Förderung der Wärmepumpe als für andere Arten. Beachten Sie aber, dass der Bonus in der Bundesförderung für effiziente Gebäude für Einzelmaßnahmen (BEG-EM) durch den Einsatz natürlicher Kältemittel nicht weiter ansteigt.
Tipp 2: Große Heizflächen im Haus installieren
Um den Wirkungsgrad der Wärmepumpe zu steigern, können Sie auch die Vorlauftemperatur absenken. Am besten gelingt das, indem Sie große Heizkörper, spezielle Niedertemperaturheizkörper (auch Wärmepumpenheizkörper) oder eine Wand-, Decken- oder Fußbodenheizung nachrüsten. Da die Vorlauftemperatur niedriger ausfällt, je größer die Heizfläche ist, erreichen Sie mit einer Flächenheizung den größten Effizienzgewinn.
Heizflächen mit Förderung austauschen: Tauschen Sie die Heizflächen beim Einbau der neuen Umweltheizung aus, können Sie die Kosten bei der Förderung der Wärmepumpe mit anrechnen.
Tipp 3: Das Heizsystem hydraulisch abgleichen
Auf dem Weg durch die Heizungsrohre in Ihrem Haus nimmt Heizungswasser den Weg des geringsten Widerstandes. Das führt dazu, dass einige Räume zu wenig Wärme bekommen und die Vorlauftemperatur zur Korrektur häufig höher als nötig eingestellt wird. Um das zu verhindern und den Wirkungsgrad der Wärmepumpe zu steigern, können Sie einen hydraulischen Abgleich durchführen lassen. Experten passen die Wärmeverteilung dabei so an, dass das Heizungswasser alle Räume bedarfsgerecht mit Wärme versorgt. Sie können die Vorlauftemperatur herabdrehen und sparen Heizkosten ein.
Fördermittel beantragen: Ist der Wärmeerzeuger schon mindestens zwei Jahre in Betrieb, bekommen Sie eine Förderung für die Heizungsoptimierung. Wenn die Wärmepumpe noch nicht eingebaut wurde, dürfen fossil betriebene Heizungen zudem nicht älter als 20 Jahre sein.
Tipp 4: Die Heizkennlinie individuell einstellen
Eine gute Möglichkeit, den Wärmepumpen-Wirkungsgrad im laufenden Betrieb zu verbessern, bietet die Einstellung der Heizkurve. Diese sagt der Regelung, bei welcher Außentemperatur welche Vorlauftemperatur nötig ist. Sie ist optimal an das Haus anzupassen und möglichst flach ansteigend sowie niedrig einzustellen, um die Effizienz der Umweltheizung zu steigern.
Tipp 5: Den Wärmeschutz am Haus verbessern
Haben Sie alle Maßnahmen an der Heizung umgesetzt und möchten die Einsparpotenziale weiter ausreizen? Dann können Sie Dämmarbeiten am Haus durchführen oder die Fenster durch neue mit Wärmeschutzverglasung ersetzen. Das lässt die Wärmeverluste sinken und Sie können die Vorlauftemperatur der Heizung reduzieren. Anders als bei den zuvor beschriebenen Maßnahmen sind Aufwand und Kosten bei einer energetischen Sanierung des Gebäudes in aller Regel am höchsten.
FAQ: Häufig gestellte Fragen zur Effizienz der Wärmepumpe
Was sagt der Wirkungsgrad von Wärmepumpen über die Heizkosten aus?
Der Wert beschreibt, wie viel Wärme eine Umweltheizung mit der eingesetzten Strommenge bereitstellen kann. Je höher der Wirkungsgrad ist, desto weniger Strom benötigt die Wärmepumpe. Das hat geringere Heizkosten zur Folge.
Von welchen Einflussfaktoren hängt der Wärmepumpen-Wirkungsgrad ab?
Bei einer Wärmepumpe hängt der Wirkungsgrad vor allem vom Temperaturhub ab. Letzterer beschreibt den Unterschied zwischen Vorlauftemperatur und Temperatur der Wärmequelle (Luft, Erdreich oder Wasser). Je geringer der Wert ist, umso effizienter arbeitet die Heizung.
Welche Wärmepumpenbauart arbeitet im gleichen Haus am effizientesten?
Am effizientesten sind Erd- und Wasserwärmepumpen, da diese auf energiereiche Wärmequellen zurückgreifen. Der Wirkungsgrad einer Luft-Wasser-Wärmepumpe ist im Vergleich häufig etwas geringer. Begründen lässt sich das mit der Außentemperatur, die im Winter meist unter der Erd- oder Grundwassertemperatur liegt.
Wie lassen sich Effizienz und Wirkungsgrad der Wärmepumpe optimieren?
Wirkungsvoll ist die Erschließung einer energiereichen Wärmequelle (Erdreich, See- oder Grundwasser). Alternativ können Sie große Heizflächen (großflächige Heizkörper oder eine Flächenheizung) nachrüsten, einen hydraulischen Abgleich durchführen oder die Heizkennlinie richtig einstellen. Infrage kommen darüber hinaus oft auch Maßnahmen an der Gebäudehülle (Dämmung, Fenstertausch etc.).
Fazit von Alexander Rosenkranz
Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe wirkt sich direkt auf die Heizkosten aus. Da letztere bei einem hohen Effizienzkennwert am geringsten ausfallen, lohnt es sich, diesen zu optimieren. Passende Maßnahmen gibt es dabei für Anlagen in Planung sowie für bereits installierte Heizungen.
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