Die Leistungszahl (COP): Bedeutung und Optimierung
Die Leistungszahl ist eine Kennziffer für die Energieeffizienz einer Kompressionskältemaschine. Sie gilt unter anderem für Wärmepumpen und steht für das Verhältnis von abgegebener Wärme zur verbrauchten elektrischen Antriebsenergie. Wir zeigen, wie sich die Leistungszahl bestimmen und optimieren lässt. Außerdem erklären wir den Unterschied von Leistungs- und Jahresarbeitszahl.
Bedeutung und Bestimmung der Leistungszahl
Die Leistungszahl zeigt die Energieeffizienz von Wärmepumpen und Klimageräten. Sie wird auch als coefficient of power (kurz COP) bezeichnet und unter Laborbedingungen ermittelt. Grundsätzlich steht die Kennziffer bei:
• Wärmepumpen für das Verhältnis von der abgegebenen Wärme zur aufgenommenen elektrischen Antriebsenergie
• Klimageräten für das Verhältnis der Kälteleistung zur aufgenommenen elektrischen Antriebsenergie
Ein Beispiel verdeutlicht das: Damit eine Wärmepumpe kostenfreie Umweltenergie nutzbar machen kann, überträgt sie Wärme aus der Luft, dem Erdreich oder dem Wasser auf ein Kältemittel. Dieses verdampft und wird anschließend von einem elektrischen Kompressor verdichtet. Während das passiert, steigt mit dem Druck auch die Temperatur des Kältemittels. Die thermische Energie lässt sich anschließend auf die Heizungsanlage übertragen, wobei das Kältemittel, abkühlt, sich verflüssigt und der Vorgang erneut beginnt.
Je größer der Temperaturunterschied zwischen Heizungswasser und Umweltwärmequelle ist, umso kleiner ist die Leistungszahl. Denn dann benötigt der Kompressor mehr Energie.
Abhängig von der Art der Wärmepumpe geben Hersteller die Leistungszahl immer zu bestimmten Betriebspunkten an. Beispiele dafür sind:
• B0W35 für den COP bei einer Bodentemperatur von 0 und einer Heizwassertemperatur von 35 Grad Celsius (Erd-Wärmepumpe).
• A2W35 für den COP bei einer Lufttemperatur (A für Air) von 2 und einer Heizwassertemperatur von 35 Grad Celsius (Luft-Wärmepumpe).
• W10W50 für den COP bei einer Wassertemperatur (zum Beispiel Grund- oder Seewasser) von 10 und einer Heizwassertemperatur von 50 Grad Celsius (Wasser-Wärmepumpe).
Heizung steuern und Leistungszahl optimieren
Möchten Hausbesitzer ihre Heizung steuern, sodass die Leistungszahl steigt (die Wärmepumpe also effizienter arbeitet), gilt es den Temperaturunterschied zwischen Umweltenergiequelle und Heizungswasser zu reduzieren. Möglich ist das zum Beispiel, indem sie die Heizwassertemperatur durch einen hydraulischen Abgleich absenken. Außerdem können Verbraucher einzelne Heizkörper gegen größere oder ein Flächenheizsystem ersetzen, um die Vorlauftemperatur zu senken.
Bei einer Luft-Wärmepumpe lässt sich die Quelltemperatur mit einem Erdwärmetauscher anheben. Dieser führt kalte Außenluft durch das Erdreich, um ihre Temperatur anzuheben. Bei einer Erdwärmepumpe können Hausbesitzer überschüssige Solarwärme einer Solaranlage im Sommer in den Boden schicken. Das hebt die Temperatur im Erdreich an und schafft einen „Energiepuffer“ für den kommenden Winter.
Leistungszahl und Jahresarbeitszahl im Vergleich
Während die Leistungszahl nur für einen bestimmten Betriebszustand gilt, beschreibt die Jahresarbeitszahl (kurz JAZ), wie effizient die Anlage im ganzen Jahr läuft. Dabei geht es auch hier um das Verhältnis der abgegebenen Wärme zur aufgenommenen elektrischen Energie. Die Größen lassen sich dabei messtechnisch erfassen oder näherungsweise berechnen. Für Letzteres ermitteln Experten die Leistungszahl zu verschiedenen Betriebszuständen. Wichtig zu wissen ist, dass die Jahresarbeitszahl immer die Effizienz des Gesamtsystems (Wärmepumpe und Hausanlage) bewertet, während der COP allein für die Wärmepumpe gilt.