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Kennzahlen und Dimensionierung von Wärmepumpen

Einleitung: Die richtige Wärmepumpe finden

Es ist soweit – eine Wärmepumpe soll eingebaut werden. Stellt sich nur die Frage: Welche?

Um Wärmepumpen zu vergleichen und die richtige Größe zu wählen, gibt es wichtige Kennzahlen. In diesem Artikel erklären wir alle relevanten Werte und geben praktische Faustformeln zur Dimensionierung.

Die wichtigsten Kennzahlen

COP – Coefficient of Performance

Definition: Das Verhältnis von erzeugter Wärmeleistung zu aufgewendeter elektrischer Leistung – gemessen unter Standardbedingungen (Laborbedingungen).

Formel: COP = Wärmeleistung (kW) / Elektrische Leistung (kW)

Die Bedeutung verschiedener COP-Werte lässt sich anschaulich darstellen:

COP Bedeutung
3,0 Für 1 kW Strom erhält man 3 kW Wärme
4,0 Für 1 kW Strom erhält man 4 kW Wärme
5,0 Für 1 kW Strom erhält man 5 kW Wärme

Richtwert: Ein COP von über 4 gilt als gut, über 5 als sehr gut.

Wichtig: Der COP wird unter Laborbedingungen gemessen und ist nur ein Momentanwert. Die tatsächliche Effizienz im Alltag kann abweichen!

SCOP – Seasonal Coefficient of Performance

Definition: Der saisonale COP – ein gewichteter Durchschnittswert über eine typische Heizperiode.

Der SCOP berücksichtigt:

  • Verschiedene Außentemperaturen
  • Unterschiedliche Betriebszustände
  • Realistischere Nutzungsbedingungen

Vorteil: Realistischer als der COP, da er verschiedene Bedingungen einbezieht.

JAZ – Jahresarbeitszahl

Definition: Die tatsächliche Effizienz einer Wärmepumpe über ein ganzes Jahr – gemessen im realen Betrieb.

Formel: JAZ = Erzeugte Wärme (kWh/Jahr) / Verbrauchter Strom (kWh/Jahr)

Je nach erreichter JAZ lässt sich die Effizienz der Anlage bewerten:

JAZ Bewertung
< 3,0 Verbesserungsbedürftig
3,0–3,5 Akzeptabel
3,5–4,0 Gut
> 4,0 Sehr gut

Der Unterschied zu COP/SCOP:

  • COP/SCOP sind Herstellerangaben unter definierten Bedingungen
  • JAZ ist der tatsächliche Wert Ihrer konkreten Anlage

Weitere wichtige Kennzahlen

Neben COP und JAZ gibt es weitere wichtige Kennzahlen für die Auswahl einer Wärmepumpe:

Kennzahl Bedeutung
Heizleistung (kW) Maximale Wärmeleistung
Vorlauftemperatur Temperatur des Heizungswassers (optimal: 35–50°C)
Rücklauftemperatur Temperatur des zurückfließenden Wassers
GWP Global Warming Potential des Kältemittels
Schallleistungspegel (dB) Lautstärke der Außeneinheit

Vorlauf- und Rücklauftemperatur

Vorlauftemperatur: Die Temperatur des Heizungswassers, das zur Heizung fließt.

Die erforderliche Vorlauftemperatur hängt vom Heizsystem ab:

Heizsystem Typische Vorlauftemperatur
Fußbodenheizung 30–40°C
Niedertemperatur-Heizkörper 45–55°C
Alte Heizkörper 60–70°C

Wichtig: Je niedriger die Vorlauftemperatur, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe!

Warum? Bei hohen Vorlauftemperaturen muss der Kompressor mehr arbeiten, was den Wirkungsgrad senkt.

GWP – Global Warming Potential

Das Treibhauspotenzial des verwendeten Kältemittels:

Je nach Kältemittel unterscheiden sich die Umweltauswirkungen erheblich:

Kältemittel GWP Bewertung
R290 (Propan) 3 Sehr gut
R32 675 Mittel
R410A 2088 Schlecht

Je niedriger der GWP-Wert, desto umweltfreundlicher!

Schallleistungspegel

Die Lautstärke der Außeneinheit – wichtig für Nachbarschaft und Nachtruhe:

Um die Dezibelwerte einordnen zu können, hilft ein Vergleich mit Alltagsgeräuschen:

Schallpegel Vergleich
40 dB Leise Wohngebiete
50 dB Normales Gespräch
60 dB Büro-Geräuschpegel
70 dB Straßenverkehr

Empfehlung: Außeneinheit mit maximal 50 dB wählen.

Faustformeln zur Dimensionierung

Um die richtige Wärmepumpe zu wählen, muss zunächst der Wärmebedarf ermittelt werden.

Schritt 1: Gesamtwärmebedarf berechnen

Formel: Wärmebedarf (kW) = Wohnfläche (m²) × Spezifischer Wärmebedarf (W/m²) / 1000

Spezifischer Wärmebedarf nach Gebäudetyp

Der spezifische Wärmebedarf variiert stark je nach Dämmstandard des Gebäudes:

Gebäudetyp Spezifischer Wärmebedarf
Passivhaus 10–20 W/m²
KfW-40 Neubau 25–35 W/m²
KfW-55 Neubau 35–45 W/m²
Gut sanierter Altbau 50–70 W/m²
Teilsanierter Altbau 70–100 W/m²
Unsanierter Altbau 100–150 W/m²

Beispiel: 150 m² gut sanierter Altbau

  • 150 m² × 60 W/m² = 9.000 W = 9 kW

Schritt 2: Sperrzeit berücksichtigen

Energieversorger bieten oft günstige Wärmepumpen-Tarife an – allerdings mit Sperrzeiten (z.B. 3 × 2 Stunden pro Tag).

Formel für Zusatzleistung:

Zusatzleistung = Grundlast × (Sperrzeit in Stunden / 24)

Beispiel: 9 kW Grundlast, 6 Stunden Sperrzeit

  • 9 kW × (6/24) = 9 kW × 0,25 = 2,25 kW
  • Gesamtleistung: 9 + 2,25 = 11,25 kW

Schritt 3: Warmwasser berücksichtigen

Wenn die Wärmepumpe auch Warmwasser bereiten soll:

Faustformel: ~0,25 kW pro Person

Je nach Haushaltsgröße muss ein entsprechender Zuschlag eingeplant werden:

Haushaltsgröße Zusätzlicher Bedarf
2 Personen 0,5 kW
4 Personen 1,0 kW
6 Personen 1,5 kW

Gesamtberechnung Beispiel

Ein konkretes Beispiel zeigt, wie alle Faktoren zusammenspielen:

Posten Berechnung Ergebnis
Grundlast 150 m² × 60 W/m² 9,0 kW
Sperrzeit 9 kW × 0,25 2,25 kW
Warmwasser 4 Personen × 0,25 kW 1,0 kW
Gesamt 12,25 kW

→ Eine 12–14 kW Wärmepumpe wäre passend.

Überdimensionierung vermeiden!

Achtung: Eine zu große Wärmepumpe ist nicht besser!

Probleme bei Überdimensionierung

Eine zu große Wärmepumpe kann verschiedene Probleme verursachen:

Problem Erklärung
Takten Ständiges Ein-/Ausschalten
Verschleiß Höhere Belastung des Kompressors
Ineffizienz Wärmepumpe arbeitet selten im Optimum
Höhere Kosten Unnötig hohe Anschaffungskosten

Die goldene Regel

Lieber etwas kleiner dimensionieren und bei Spitzenlasten einen Heizstab zuschalten, als zu groß dimensionieren!

Kennzahlen im Vergleich

Bei der Auswahl einer Wärmepumpe sollten Sie vergleichen:

Beim Kauf einer Wärmepumpe können einige Werte verglichen werden, während andere erst im Betrieb ermittelt werden:

Vorab vergleichbar Nach Betrieb ermittelbar
COP (Herstellerangabe) JAZ (Ihre tatsächliche Effizienz)
SCOP
Schallleistungspegel
GWP des Kältemittels
Heizleistung (kW)

Worauf besonders achten?

  1. SCOP ist realistischer als COP
  2. Niedrige Vorlauftemperatur ermöglichen (Fußbodenheizung!)
  3. Niedriger GWP-Wert für Umweltschutz
  4. Angemessene Lautstärke für Ihr Wohnumfeld
  5. Passende Dimensionierung – nicht zu groß!

Wirtschaftlichkeitsrechnung

Jährliche Stromkosten berechnen

Formel: Stromkosten = Wärmebedarf (kWh) / JAZ × Strompreis (€/kWh)

Beispiel:

  • Wärmebedarf: 15.000 kWh/Jahr
  • JAZ: 4,0
  • Strompreis: 0,30 €/kWh

→ 15.000 / 4 × 0,30 = 1.125 €/Jahr

Vergleich mit anderen Heizsystemen

Ein Kostenvergleich zeigt die Vorteile der Wärmepumpe gegenüber anderen Heizsystemen:

System Kosten für 15.000 kWh Wärme
Wärmepumpe (JAZ 4) ~1.125 €/Jahr
Gasheizung ~1.800 €/Jahr
Ölheizung ~2.100 €/Jahr
Direktstrom ~4.500 €/Jahr

Die Wärmepumpe ist langfristig am wirtschaftlichsten!

Fazit

Kernaussage: Die wichtigsten Kennzahlen für die Wärmepumpen-Auswahl sind SCOP/COP (Effizienz – je höher, desto besser), Heizleistung (passend zum berechneten Bedarf), Vorlauftemperatur (je niedriger, desto effizienter), Schallpegel (für gute Nachbarschaft) und GWP (für Umweltschutz). Mit den Faustformeln lässt sich der Wärmebedarf grob abschätzen. Für eine genaue Planung empfiehlt sich eine professionelle Heizlastberechnung nach DIN EN 12831.

Ob Ihre Wärmepumpe allein heizen soll oder mit einem zweiten Wärmeerzeuger zusammenarbeitet, klärt der Artikel Betriebsweisen: Monovalent, Bivalent und Hybrid.


Die komplette Artikelserie „Wärmepumpen"

  1. Der Anti-Kühlschrank: Wie funktioniert eine Wärmepumpe? – Grundlagen
  2. Die Komponenten: Wärmetauscher, Kompressor und Expansionsventil – Bauteile
  3. Kennzahlen und Dimensionierung von Wärmepumpen – Sie sind hier
  4. Betriebsweisen: Monovalent, Bivalent und Hybrid – Betriebsarten
  5. Wärmepumpen-Typen und das Dreamteam mit Solaranlagen – Luft-Wasser, Sole-Wasser & Solar

Quellen