Der Coefficient of performance (COP) bei Wärmepumpen

Was sagt der COP bei Wärmepumpen aus?

Die Leistungszahl ist ein Maß für die Energieeffizienz einer Wärmepumpe unter bestimmten Betriebsbedingungen. Hierbei spielen die Temperatur des zur Verfügung stehenden Wärmereservoirs (z. B. Außenluft, Erdreich oder Grundwasser) und die Temperatur der gewonnenen Nutzwärme eine wichtige Rolle. Je größer der Temperaturunterschied zwischen Nutzwärme und Wärmequelle ausfällt, umso geringer ist auch die Leistungszahl.

Die Angabe der Betriebstemperaturen erfolgt bei Wärmepumpen üblicherweise über Kurzformen. Hierzu zwei Beispiele:

• "Das Kürzel A5W35" bedeutet, dass eine  Luft-Wasser-Wärmepumpe  gerade mit einer Außenlufttemperatur von 5 Grad Celsius arbeitet. Das "A" steht für das englische "Air". Die dabei erzeugte Vorlauftemperatur liegt bei 35 Grad Celsius.
• Der Wert "W11W50" gibt die Temperaturen einer  Wasser-Wasser-Wärmepumpe  an. Die Wassertemperatur beträgt 11 Grad Celsius, während die Vorlauftemperatur bei 50 Grad Celsius liegt.

Die Rücklauftemperatur ist hierbei nicht angegeben. Stattdessen wird gemäß der Norm EN14511 einfach davon ausgegangen, dass diese regelmäßig 5 Grad Celsius unter der Vorlauftemperatur liegt. Während der COP nur für einen bestimmten Betriebspunkt gilt, geben Hersteller den SCOP (Seosonal Coefficient of Power) für die gesamte Heizperiode an. Er gibt damit einen realistischeren Ausblick darauf, wie Effizient eine Wärmepumpe unter bestimmten Randbedingungen arbeitet.

COP im Teillastbetrieb

Üblicherweise wird der Coefficient of performance (COP) für den Volllastbetrieb angegeben. Bei leistungsgeregelten Wärmepumpen können im Teillastbetrieb aber auch günstigere Werte erreicht werden. Grundsätzlich stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung, die Leistung zu senken. Die Auswirkungen auf den COP fallen dabei unterschiedlich aus.

Geringere Leistungszahl der Wärmepumpe im Taktbetrieb

Im Taktbetrieb wird die Wärmepumpe wiederholt ein- und ausgeschaltet, wobei die Regelung über ein Thermostat erfolgt. Diese Variante wirkt sich jedoch eher negativ auf die Leistungszahl aus. Es liegt unter anderem daran, dass die Effizienz der Pumpe während der Anlaufphase niedrigerer ist.

Höhere Effizienz bei regelbaren Wärmepumpenheizungen

Daneben gibt es aber auch Wärmepumpen mit moduliertem Betrieb. Hier lässt sich die  Wärmeleistung  innerhalb eines bestimmten Spektrums dem Bedarf anpassen. Um dies zu erreichen, kann beispielsweise die Drehzahl des Kompressors verändert werden. Alternativ kann an diesem auch eine Manipulation vorgenommen werden, mit deren Hilfe die Antriebsleistung bei konstanter Drehzahl reduziert wird. Gegenüber dem Volllastbetrieb kann sich der COP hier deutlich verbessern. Aus dem Grund sind leistungsgeregelte Wärmepumpen (sogenannte  Inverter-Wärmepumpen) in der Praxis energieeffizienter als im Taktbetrieb arbeitende Geräte. Bei Heizungsanwendungen stellen sie aktuell den Stand der Technik dar.

Zusammenhang zwischen COP und Jahresarbeitszahl

Der COP gilt nur bei bestimmten Bedingungen, die im Laufe des Jahres immer wieder variieren. Die  Jahresarbeitszahl  (JAZ) wird daher oftmals als die für die Energieeffizienz aussagekräftigere Kennzahl angesehen.  Denn durch sie wird die im Mittel erreichte Leistungszahl zum Ausdruck gebracht. Die Jahresarbeitszahl hängt jedoch nicht allein von den Leistungsdaten der Wärmepumpe, sondern auch von den örtlichen klimatischen ab. Zudem spielen das genutzte Wärmereservoir und die Qualität der Auslegung der Anlage eine wichtige Rolle.