Damit es im Winter wohlig warm wird, müssen Elektro-Wärmepumpen die kostenlose Umweltenergie aus Luft und Erde auf ein für Heizzwecke geeignetes Temperaturniveau von etwa 35 bis 55 Grad Celsius „pumpen“. Weil das Temperaturniveau der regenerativen Energie vor allem während der Heizperiode relativ niedrig ist, benötigt die Wärmepumpe dafür zusätzliche Energie, sprich Strom. Dabei gilt: Je höher die Anteile der erneuerbaren Energien und die Temperaturen der Wärmequellen, desto günstiger das Heizen mit der Wärmepumpe.
Je höher die Jahresarbeitszahl, desto besser
Zur Bewertung der Effizienz der gesamten Wärmepumpenanlage eignet sich vor allem die Jahresarbeitszahl (JAZ). Sie bezeichnet über ein Jahr hinweg das Verhältnis zwischen der erzeugten Wärmemenge und der eingesetzten Strommenge, inklusive der Hilfsenergie z. B. für Regelung und eine optionale Elektrozusatzheizung. Grundsätzlich gilt: Je größer die JAZ, desto höher ist der Anteil der kostenfreien Umweltenergie und desto niedriger fallen die Stromkosten aus.
Beispiel: Bei einem Einfamilienhaus mit einen Wärmebedarf von 15 000 Kilowattstunden (kWh), muss man bei einer Luft/Wasser-Wärmepumpe mit einer JAZ von 3,0 (15 000 : 3 =) 5 000 kWh Strom einkaufen; steigt die JAZ auf 3,5, sind es nur noch 4 286 kWh.
Als Effizienz-Schwellenwert einer Wärmepumpe wird von Experten häufig eine JAZ von mindestens 3,0 genannt, da die Primärenergiebilanz sonst keinen Vorteil im Vergleich zum stark fossil und atomar geprägten Strom-Mix in Deutschland aufweist.
Mit Blick auf den geplanten Umbau der Stromversorgung in Richtung erneuerbare Energien, könnte diese Betrachtung künftig relativiert werden. Trotzdem ist es unabdingbar, dass die Hersteller die Wirkungsgrade ihrer Produkte weiter optimieren, was auch geschieht. Zudem gibt es interessante Neuentwicklungen, wie beispielsweise Erdreichwärmepumpen, die mit CO2-Sonden sowie Sole/Wasser-Wärmepumpen, die mit einem Eisspeicher betrieben werden.
Übrigens: Das staatliche BAFA-Marktanreizprogramm fördert den Einbau einer neuen Wärmepumpenanlage in Bestandsgebäuden nur dann, wenn die JAZ nachweislich mindestens 3,8 bei Sole/Wasser- sowie 3,5 bei Luft/Wasser-Modellen betragen.
Günstig ist ein hoher energetischer Standard
Von zentraler Bedeutung für die JAZ, vor allem beim Einsatz von Luft/Wasser-Wärmepumpen, ist der energetische Standard des Hauses. Und hier gilt: Je höher, desto besser für die Wärmepumpeneffizienz. Zum einen schrumpfen der Heizenergieverbrauch sowie die notwendige Heizleistung; die Wärmepumpe fällt somit kleiner und kostengünstiger aus. Zum anderen kann man ein Wärmeverteilsystem mit möglichst niedrigen Vorlauftemperaturen einsetzen, was sich sehr positiv auf die Höhe der JAZ auswirkt.
Denn: Je geringer die Differenz zwischen der Wärmequellen- und der Heiztemperatur, desto effizienter lässt sich die Wärmepumpe einsetzen. Aus diesem Grund haben zum Beispiel die erdgekoppelten Systeme mit den ganzjährig relativ konstanten Erdreichtemperaturen klar bessere Ausgangsvoraussetzungen als die Luft/Wasser-Wärmepumpen.
Die Vorlauftemperatur wird vom Verhältnis zwischen Heizwärmebedarf und der Art der installierten Heizflächen bestimmt. Und je geringer diese ausfällt, desto besser wird die JAZ. Optimal arbeiten Wärmepumpen daher in Verbindung mit Fußboden- und Wandheizungen mit Vorlauftemperaturen von etwa 35 Grad Celsius.
Aber auch mit großflächigen, schnell reagierenden Heizkörpern und etwas höheren Vorlauftemperaturen (bis 50 Grad Celsius; besser sind aber 40 bis 45 Grad Celsius) lässt sich der Wärmepumpenbetrieb noch sinnvoll realisieren – allerdings sinkt dann die JAZ.
Wärmepumpeneffizienz in der Praxis
Welche Jahresarbeitszahlen können Wärmepumpenanlagen unter realen Bedingungen erreichen? Bei mehrjährigen Messungen des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg ergaben sich folgende, jährliche Arbeitszahlen:
- Sole/Wasser-Wärmepumpen: 3,9 im Neubau und 3,3 im Bestand
- Luft/Wasser-Wärmepumpen: 2,9 im Neubau und 2,6 im Bestand
- Wasser/Wasser-Wärmepumpen: 3,6 im Neubau
Achtung: Dies sind nur Durchschnittswerte. Die Streubreite der Ergebnisse ist teilweise recht groß ist; es gibt sowohl sehr schlechte als auch sehr gute Anlagen
Weitere Messergebnisse sowie interessante Hinweise zur Wärmepumpeneffizienz bietet die lokale Agenda-Gruppe 21 Energie in Lahr.
Die Effizienz des Wärmepumpensystems wird, neben den oben genannten Faktoren, auch von der Qualität der Planung, der Produkte sowie der Montage und Inbetriebnahme beeinflusst. Hausbesitzer sollten deshalb vorzugsweise Handwerker beauftragen, die im Umgang mit Wärmepumpen qualifiziert sind. Orientierungshilfe bieten zum Beispiel das „Gütesiegel Wärmepumpen“ sowie der „EU Zertifizierte Wärmepumpeninstallateur“ (mehr dazu unter www.waermepumpe.de).
Um die Effizienz des Wärmepumpensystems dauerhaft im Blick zu haben, sollten Hausbesitzer auf den Einbau eines Strom- und Wärmemengenzählers achten und deren Werte regelmäßig ablesen und auswerten – dies funktioniert inzwischen sogar automatisiert mit entsprechender Software übers Internet und per Smartphone-App. Und dann bleibt auch die Stromrechnung dauerhaft niedrig. Noch günstiger und umweltfreundlicher wird es, wenn man die Wärmepumpe mit viel Solarstrom von der eigenen Photovoltaikanlage versorgt.
