COP der Wärmepumpe: Bedeutung, Berechnung und Vergleich

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Abgrenzung: COP, SCOP und JAZ

Den COP-Wert richtig lesen

So lässt sich der COP berechnen

Was ist ein guter COP-Wert?

Wärmepumpenarten im Vergleich

Abgrenzung: COP, SCOP und JAZ

Geht es um die Beurteilung der Effizienz von Wärmepumpen, stoßen Verbraucher immer wieder auf diese drei Abkürzungen. Dabei drücken sowohl die Jahresarbeitszahl (JAZ) als auch der Coefficient of Performance (COP) sowie der Seasonal Coefficient of Performance (SCOP) zunächst einmal dasselbe aus: Sie alle messen den Stromverbrauch, der für den Betrieb der Wärmepumpe anfällt, im Verhältnis zur daraus gewonnenen Wärme.

Dennoch gibt es erhebliche Unterschiede dahingehend, unter welchen Umständen die besagten Leistungskennzahlen gemessen werden und was sie aussagen:

• COP: Der COP-Wert wird in einer standardisierten Laborumgebung ermittelt. Die dafür festgelegten Bedingungen im Hinblick auf die Außentemperatur, Vorlauftemperatur und das Prüfverfahren gibt die DIN EN 14511 vor. Die Standardisierung des Messverfahrens sorgt dafür, dass die ermittelten COP-Werte verschiedener Hersteller und Modelle miteinander vergleichbar sind. Vordefinierte, vereinheitlichte Messbedingungen wie eine Außentemperatur von 7 °C und einer Vorlauftemperatur von 35 °C bei Luft-Wasser-Wärmepumpen sorgen dafür, dass sich die gemessenen Werte objektiv miteinander vergleichen lassen. 
• SCOP: Der COP-Wert ist somit ein punktueller Wert, der die Effizienz einer Wärmepumpe bei einer bestimmten Außentemperatur misst. Da die Außentemperatur unter realen Bedingungen jedoch schwankt, gibt es mit dem Seasonal Coefficient of Performance einen weiteren Wert, der die Auswirkung von Temperaturschwankungen auf die Effizienz der Wärmepumpe berücksichtigt. Wie der Zusatz „Seasonal” bereits nahelegt, simuliert das Messverfahren einen Jahresverlauf. Die Berechnung erfolgt nach einem festgelegten Klimaprofil mit mehreren Außentemperaturen und umfasst auch Teillastbetrieb, Standby-Verbrauch sowie Abtauphasen. Der Durchschnitt aus diesen Messpunkten ergibt dann den SCOP-Wert. 
• JAZ: Sowohl beim COP als auch beim SCOP handelt es sich um Messungen, die unter normierten Laborbedingungen erfolgen. Im Gegensatz dazu ist die Jahresarbeitszahl (JAZ) ein real gemessener Wert, der sich auf eine tatsächlich betriebene Wärmepumpe in einem konkreten Gebäude bezieht. Er misst das Verhältnis von Stromverbrauch zur erzeugten Wärmeenergie über ein volles Kalenderjahr.

Den COP-Wert richtig lesen

Beim Blick in das Datenblatt einer Wärmepumpe lässt sich der COP-Wert meist mit einem Zusatz wie A-7/W35 finden. Dieser gibt Aufschluss über die Testbedingungen, unter denen die Kennzahl gemäß der DIN-Norm EN 14511 gemessen wurde. A-7 steht dabei für die Temperatur der Außenluft (A = Air) von -7 °C. Der Zusatz W35 steht dabei für die Wassertemperatur (W = Water) des Heizungsvorlaufs von 35 °C. 

Beispiel: Angenommen, ein Hersteller gibt einen COP A-7/W35 von 3,2 an. Dann bedeutet das, dass die Wärmepumpe bei einer Außentemperatur von -7 °C und einer Vorlauftemperatur von 35 °C einen COP-Wert von 3,2 erreicht. Demnach gewinnt die Wärmepumpe unter den besagten Testbedingungen aus einer Kilowattstunde Strom 3,2 Kilowattstunden Wärme.  

Das hier genannte Beispiel bezieht sich auf eine Luft-Wasser-Wärmepumpe (AEROTOP® SPK16). Bei anderen Wärmepumpenarten sind die Testbedingungen gemäß DIN-Norm auf den jeweiligen Energieträger angepasst. So wird der COP-Wert in den Herstellerangaben einer Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe) vom Zusatz B0/W35 begleitet. B0 steht in diesem Fall für eine Soletemperatur (B = Brine = Sole) von 0 °C. W35 steht, wie bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe auch, für eine Vorlauftemperatur von 35 °C.

So lässt sich der COP berechnen

Hersteller messen den Coefficient of Performance in einer Laborumgebung mithilfe professioneller Messtechnik. Demnach ist es nicht möglich, den Wert selbst zu messen. Dennoch ist es spannend zu wissen, wie die Berechnung des COP funktioniert. 

Um den Wert zu bestimmen, werden zwei Variablen benötigt. Das ist zum einen die Heizleistung der Wärmepumpe (Q) und zum anderen der Stromverbrauch (W). Die Heizleistung (Q) ist die Menge an Wärme, die die Wärmepumpe an das Heizungssystem abgibt und beispielsweise über die Fußbodenheizung oder Heizkörper verteilt wird. Der Stromverbrauch (W) ist der Betriebsstrom, den die Wärmepumpe vor allem für den Verdichter benötigt. Letzterer hebt die Temperatur des Energieträgers wie der Luft, der Erdwärme oder des Grundwassers auf ein höheres Niveau, sodass es zum Heizen ausreicht.

Der COP ist das Verhältnis von Heizleistung zu Stromverbrauch und berechnet sich wie folgt:

COP = Heizleistung Q / Stromverbrauch W

Beispiel: Angenommen, eine Wärmepumpe erzeugt unter genormten Bedingungen eine Heizleistung von 5 Kilowatt (kW) und verbraucht dafür 1,25 kW Strom. Dann lautet die Berechnung: 5 Kilowatt (kW) / 1,25 kW Strom = 4,0. Der COP der Wärmepumpe beträgt somit 4.

Was ist ein guter COP für eine Wärmepumpe?

Grundsätzlich gilt also: Je höher der COP, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe unter normierten Bedingungen. Doch was ist ein guter Wert? Für Luft-Wasser-Wärmepumpen wird bei einer Außentemperatur von +7 °C und einer Vorlauftemperatur von 35 °C eine Spanne von 3 bis 5 als gut angesehen. Bei einer niedrigen Außentemperatur von -7 °C gilt bereits ein COP von 2,5 bis 3,5 als guter Wert.

Ein Wert von unter 3 deutet auf eine eher geringe Effizienz hin. Ob sich eine Wärmepumpe deshalb wirtschaftlich nicht lohnt, lässt sich jedoch pauschal nicht sagen. Hier spielen auch individuelle Faktoren wie der Dämmstandard und die Nutzung von Solarstrom eine Rolle. Selbst das von der Wärmepumpe genutzte Kältemittel hat Auswirkungen auf die Effizienz der Anlage. 

Wärmepumpenarten im Vergleich

Welcher COP-Wert realistisch ist, darüber entscheidet vor allem auch die Art der genutzten Wärmequelle. Während Luft-Wasser-Wärmepumpen je nach Außentemperatur Höchstwerte zwischen 4,0 und 5,0 erreichen, erzielen Wasser-Wasser-Wärmepumpen Spitzenwerte von bis zu 6,0. Grund dafür ist die relativ konstante Temperatur des Grundwassers, die ganzjährig zwischen 8 und 12 °C liegt. Im Gegensatz dazu unterliegt die Außenluft als Wärmequelle deutlich stärkeren Schwankungen, was zu einem geringeren COP-Wert bei Luftwärmepumpen führt. 

Brauchwasser-Wärmepumpen, die ausschließlich der Warmwasserbereitung dienen, kommen üblicherweise auf einen COP-Wert von 3,7 bis 4,3.

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über realistische COP-Werte je nach Wärmepumpenart: