COP-Wert & SCOP-Wert einer Wärmepumpe

Die Leistungszahl(en) einer Wärmepumpe: COP, SCOP & η_S

Der COP-Wert ist ein Vergleichskriterium für die Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen. Er sagt aus, in welchem Verhältnis Wärmeleistung, gemessen in kW, und Stromaufwand der Wärmepumpe stehen. Je höher der COP, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Ein COP von 4 sagt beispielsweise, dass eine Wärmepumpe mit einem Kilowatt (kW) Strom vier Kilowatt Wärme bereitstellt. Gute COP-Werte liegen zwischen 3 und 5. Wärmepumpen mit einem COP-Wert von unter 3 sind in der Regel unwirtschaftlich.

Der COP-Wert ist nur ein Effizienzkriterium unter vielen, aber alles andere als unwichtig. Grafik: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.

Da Wärmepumpen nicht nur heizen, sondern auch kühlen können, gibt es auch für das Kühlen mit Wärmepumpen eine eigene Leistungszahl: Die "Energy Efficiency Ratio" (EER). Sie funktioniert analog zum COP. Bei einem EER von 4 würde eine Wärmepumpe ein Kilowatt Strom aufwenden, um 4 Kilowatt Kälteleistung bereitzustellen.

Der COP-Wert ist inzwischen nicht mehr der gültige Standard zur Effizienzbestimmung von Wärmepumpen- dies wurde vom weiterentwickelten SCOP, der sich inzwischen in den Datenblättern der Wärmepumpe findet, bzw. auch der "jahreszeitbedingten Raumheizungs-Energieeffizienz" übernommen. Aber beide bauen direkt und indirekt auf dem COP auf, weswegen wir mit dem COP einsteigen.

Den COP-Wert richtig lesen

Der COP-Wert wird angegeben in der Form "Buchstabe, °C Wert / Buchstabe, °C Wert = COP-Wert."

Beispiel für einen COP-Wert: B0/W35 = 4.

Der erste Wert gibt die Wärmequelle und deren Temperaturniveau an, wobei

• B (Brine) für Erdreich ( >Sole-Wasser-Wärmepumpe / Erdwärmepumpe)
• W (Water) für Grundwasser ( >Wasser-Wasser-Wärmepumpe) und
• A (Air) für die Luft ( >Luft-Wasser-Wärmepumpe oder Luft-Luft-Wärmepumpe) steht.

Der zweite Wert gibt die Vorlauftemperatur für die Raumheizung an.

Im obigen Beispiel wäre also von einer Erdwärmepumpe ("B") die Rede. Sie arbeitet bei einer Außentemperatur von null Grad Celsius und angeschlossen an ein Wärmeverteilsystem mit Wasser mit einer Vorlauftemperatur von 35 Grad Celsius (wohl eine Fußbodenheizung) mit einem COP-Wert von 4. Hat diese Wärmepumpe eine Heizleistung von 16 Kilowatt (kW), so würde sie mit einem COP-Wert von 4 also 4 Kilowattstunden Strom benötigen, um zusätzlich 12 kWh Wärme aus dem Erdboden zu gewinnen.

Ein weiteres Beispiel: lesen wir A2/W35=3,8, geht es um eine Luft-Wasser-Wärmepumpe, die bei einem Betriebspunkt von 2 Grad Celsius Außentemperatur und einer Vorlauftemperatur der Wärmepumpe von 35 Grad Celsius mit einem COP von 3,8 arbeitet.

Wo finde ich den COP-Wert einer Wärmepumpe? Den COP-Wert einer Wärmepumpe finden Sie im Allgemeinen im Datenblatt einer Wärmepumpe (auch online beim jeweiligen Hersteller). Im Datenblatt einer Wärmepumpe finden sich im Idealfall mehrere COP, die verschiedene Betriebspunkte abdecken, also zum Beispiel A7/W25=X, a-7/W35=X oder A7/W55=X. So lassen sich Aussagen über die Effizienz der Wärmepumpe unter verschiedenen Bedingungen abbilden. Eine Wärmepumpe, die bei relativ hohen Außentemperaturen noch sehr gut arbeitet, könnte eventuell unter schwierigeren Verhältnissen stark nachlassen, während andere Modelle diese Schwankungen besser bewältigen.

Der COP wird unter genau festgelegten Voraussetzungen unter Laborbedingungen nach DIN EN 14511 gemessen.

Der SCOP Wert bezieht die Jahreszeiten mit ein

Nach einiger Zeit an Erfahrungen mit dem COP-Wert hat sich allerdings herausgestellt, dass er für einige Unklarheiten sorgte. Die Vergleichbarkeit von Wärmepumpen war zwar gegeben, aber da der COP nur bei einem einzigen Betriebspunkt gemessen wurde, konnte die Effizienz einer Wärmepumpe unter schwierigeren Bedingungen nicht abgebildet werden. Der COP bildete also nur eine Momentaufnahme. Weiterhin wurden einige technische Entwicklungen bei Wärmepumpen durch die Prüfbedingungen nicht erfasst. Kälte Klima Aktuell berichtete zudem, dass verschiedene Hersteller ihre Wärmepumpen auf diesen einzigen Prüfpunkt hin optimiert hätten.

Aus diesen Gründen hat sich inzwischen per europäischer Ökodesign-Richtlinie "ErP" der "Seasonal Coefficient of Performance" (SCOP) entwickelt und als Standard etabliert. Erstellt wird er nach EN 14825 und hierzulande auch als Jahreszeitlicher Leistungskoeffizient" bezeichnet.

Der SCOP besteht aus mehr als nur einem Messpunkt. Er bezieht auch verschiedene jahreszeitliche Bedingungen aus unterschiedlichen Klimazonen in die Berechnung mit ein - er ist also das Ergebnis aus vier gewichteten Einzelwerten, welche die Temperaturen und die resultierenden COPs verschiedener Jahreszeiten widerspiegeln.

Da die Temperaturpunkte, die beim Messen des SCOP im Heizbetrieb durchaus variabel wählbar sind, ist die Vergleichbarkeit unter verschiedenen Wärmepumpen nicht zwangsläufig so gut wie beim "alten" COP, da ein Hersteller vielleicht z.B. andere Tiefstwerte annimmt von denen die Berechnung ausgeht, aber die einzelne Wärmepumpe selbst kann sehr gut in ihrem Verhalten unter unterschiedlichen Bedingungen bewertet werden. Der SCOP spiegelt somit die zu erwartende Effizienz insgesamt deutlich besser wieder als der alte COP.

Ähnlich wie beim Duo COP & EER hat auch der SCOP eine Entsprechung beim Kühlbetrieb: das "Seasonal Energy Efficiency Rating" (SEER). Auch hier gilt: er funktioniert wie der SCOP, nur eben für den Kühlbetrieb. Allerdings gibt es beim SEER feste saisonale Temperaturpunkte, an denen gemessen wird. Solange die einzelnen Wärmepumpen also für dieselbe Klimazone geprüft worden sind, sind die entsprechenden SEER-Werte besser miteinander vergleichbar. Für den mitteleuropäischen Klimazonenbereich sind diese Messpunkte bei 20 °C, 25 °C, 30 °C und 35 °C Außentemperatur.

Damit die Beurteilung der Wärmepumpeneffizienz aber nicht zu einfach wird, gibt es noch einen weiteren Faktor, der uns darüber Auskunft geben soll:

Die jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz macht Heizungen vergleichbar

Die "jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz" ( η_S ) baut auf dem SCOP auf. Der η_S geht jedoch noch einen Schritt weiter und macht verschiedene Heiztechniken mit verschiedenen Brennstoffen miteinander vergleichbar. Der η_S - Wert ist damit auch die Grundlage für die Energieeffizienzklassen auf dem EU Energielabel für Heizgeräte.

Damit der Wert verständlich macht, wie viel Energie die Heiztechnik insgesamt benötigt, wird die Primärenergie mit in die Rechnung einbezogen. Die Primärenergie umfasst die Energie, die insgesamt zur Wärmebereitstellung durch die Wärmepumpe oder eine anderweitige Heizung aufgewendet wird; es zählen dabei z.B. Erzeugung, Speicherung und Verteilung auf dem Weg zum Endkunden bzw. dem Heizgerät mit dazu (Energieverluste bei Kohleverstromung, Energieaufwand für Gas-/Öltransport usw).

Jeder Energieträger bekommt einen Primärenergiefaktor (PEF) zugewiesen, der diese Verluste und Ineffizienzen widerspiegelt (diese können Sie im Gebäudeenergiegesetz GEG nachschlagen). Für Strom liegt der Berechnung aktuell ein Primärenergiefaktor von 2,5 zugrunde (obgleich Strom in Deutschland derzeit durch vermehrte Einbindung erneuerbarer Energien laut GEG mit einem PEF von 1,8 versehen wird).

Teilt man den SCOP durch den Primärenergiefaktor, erhält man den Wert für die jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz. Da Wärmepumpen einen Großteil ihrer Energie aus der Umwelt beziehen und in der Bilanz nur einen kleineren Teil für die Antriebsenergie benötigen, haben sie eine ausgezeichnete jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz.

Grafik: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.

Es geht allerdings noch besser - Strom aus einer Photovoltaikanlage wird beispielsweise im GEG mit einem Primärenergiefaktor von 0 bedacht. Kombinieren Sie eine Wärmepumpe mit Photovoltaik und betrieben sie diese dann teilweise mit eigenem Solarstrom, können Sie nicht nur die Heizkosten senken, sondern reduzieren gleichzeitig auch den Primärenergiebedarf Ihres Gebäudes weiter. Dieser ist unter anderem auch ein Kriterium für die Förderwürdigkeit eines Hausbaus oder einer Gebäudesanierung.

Die jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz ist ein Förderkriterium

Für den Einbau einer Wärmepumpe sind staatliche Zuschüsse in Höhe von 20 - 45% der Investitionskosten erhältlich. Eine Bedingung für die Förderung einer Wärmepumpe ist, dass die Wärmepumpe eine Mindesteffizienz mitbringen muss. Der η_S Wert ist seit dem Start der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) die Grundlage für diese Einstufung. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA), das zusammen mit der KfW-Bank für die Durchführung der BEG-Förderung zuständig ist, führt eine laufend aktualisierte Liste der Wärmepumpen mit Prüf- und Effizienznachweis. Dort können Sie recherchieren, welche Wärmepumpen förderfähig sind.

Die Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe zeigt die tatsächliche Effizienz im Heizbetrieb

Alle obigen Kennzahlen kommen allerdings aus dem Prüfstand und werden im Vorfeld bestimmt. Mit der tatsächlichen Effizienz einer Wärmepumpe in der Heizpraxis müssen diese Zahlen nicht unbedingt immer übereinstimmen. Hier kommt die Jahresarbeitszahl (JAZ) ins Spiel.

Die Jahresarbeitszahl gibt das Verhältnis des Jahresertrages an Heizenergie zur aufgewendeten Antriebs- und Hilfsenergie an. Es wird somit die Effizienz der Gesamtanlage, inklusive der Hilfsenergie, wie zum Beispiel die Heizungs- und Soleumwälzpumpe oder die Antriebsenergie einer Grundwasserförderpumpe, erfasst. Eine Jahresarbeitszahl von 5 sagt aus, dass Sie mit Hilfe von 1 kWh Strom 5 kWh Heizenergie erzeugen. Dabei gilt die Faustregel: Je geringer der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle (Luft, Wasser, Erdwärme) und Wärmeverbraucher (Fußbodenheizung etc), desto wirtschaftlicher arbeitet die Wärmepumpe. Insgesamt: je höher der (S)COP-Wert, desto höher meist auch die Jahresarbeitszahl. Mit diesem Wert sehen Sie, wie effizient eine Wärmepumpe tatsächlich arbeitet.

Inzwischen gibt es viele Wärmepumpen auch mit Invertertechnologie. Inverter Wärmepumpen heizen noch effizienter als ihre inverterlosen Kollegen - sie können stufenlos ihre Heizleistung dem aktuellen Wärmebedarf einer Immobilie anpassen und arbeiten über lange Zeiträume im sparsamen Teillastbetrieb.

Wie erfahre ich die JAZ einer Wärmepumpe? Da Sie die Jahresarbeitszahl natürlich nicht vor dem Praxisbetrieb ermitteln können, sollten Sie sich in diesem Fall bei anderen Besitzern ähnlicher Wärmepumpen im Vorfeld kundig machen, beispielsweise in einschlägigen Foren. Für Fortgeschrittene bietet der Bundesverband Wärmepumpe auch einen entsprechenden JAZ-Rechner an. Wer tiefer in die Materie einsteigen möchte, dem empfehlen wir den Abschlussbericht des Projektes "WPsmart im Bestand" des Fraunhofer ISE. Dort wurde eine Vielzahl von Wärmepumpen über mehrere Jahre hinweg auch auf dieses Kriterium hin genau beobachtet.