Leistungszahl Wärmepumpen - im Vergleich zu elektrischen Widerstandsheizungen wesentlich energieeffizienter.

Wärmepumpen können die Energierechnungen senken und für thermischen Komfort sorgen, ohne sich negativ auf die Umwelt auszuwirken. Bevor Sie jedoch in eine Wärmepumpe investieren, ist es sinnvoll, deren Leistung in den verschiedenen Jahreszeiten zu prüfen. Dies ist sehr wichtig bei der Auswahl eines geeigneten Wärmepumpensystems für Ihre Immobilie.

Normalerweise denken wir beim Thema Effizienz an einen Prozentsatz. Von der Energie, die wir einem Gerät zuführen, wird nur ein Teil nutzbar gemacht und ein Teil verschwendet. So spricht man bei einem Heizkessel von einem Wirkungsgrad von 90 %, weil nur 90 % der zugeführten Brennstoffenergie als Nutzwärme ankommt, während der Rest über den Schornstein oder durch Strahlungs- und Konvektionsverluste des Kessels verloren geht.

Der Begriff "Effizienz" sollte bei der Messung der Leistung von Wärmepumpen nicht verwendet werden. Denn Effizienz bedeutet in der Thermodynamik etwas ganz anderes. Stattdessen sollte der Begriff "Leistungszahl" - ein spezifischer Begriff für Wärmepumpen - verwendet werden.

Im Vergleich zu elektrischen Widerstandsheizungen sind Wärmepumpen wesentlich energieeffizienter. Da Wärmepumpen den Strom zum Betrieb des Systems nur zur Wärmeerzeugung nutzen, ist ihr Wirkungsgrad sehr hoch.

Die Leistungszahl ist das Verhältnis zwischen der abgegebenen Nutzwärme oder -kühlung und der Arbeit, die zur Erzeugung der Wärme oder Kühlung erforderlich ist. Mit anderen Worten: Es ist eine Masszahl für die Fähigkeit einer Wärmepumpe, Wärme zu erzeugen, im Verhältnis zu der Energie, die zur Aufnahme der Wärme erforderlich ist. Je höher die Leistungszahl, desto niedriger sind die Betriebskosten. Die meisten Wärmepumpen werden mit Strom betrieben.

Die Leistungszahl wird zur Beschreibung der Leistung von Wärmepumpen anstelle von "Effizienz" verwendet, da es thermodynamisch unmöglich ist, eine Effizienz von mehr als 100 % zu erreichen (was bei Wärmepumpen der Fall ist). Eine Luftwärmepumpe beispielsweise liefert für 1 KW eingesetzte Energie etwa 3 kW thermische Energie zurück. Das sind 300 %. Daher die Verwendung der Leistungszahl. Man muss jedoch wissen, dass die Effizienz von Wärmepumpen nicht immer konstant ist, sondern mit der Außentemperatur schwankt. Das System wird weniger effizient, wenn das Klima draußen kalt wird.

Der wichtigste externe Faktor, der sich sowohl auf die Leistungszahl als auch auf die Leistung einer Wärmepumpe auswirkt, ist also der Temperaturunterschied zwischen dem Verdampfer und dem Verflüssiger. Je geringer dieser Temperaturunterschied ist, desto leichter lässt sich die Wärme übertragen und desto mehr Wärme kann pro eingesetzter Energieeinheit übertragen werden. Das bedeutet, dass die Wärmepumpe z. B. bei einer Raumheizung bei milden Temperaturen sehr effizient ist, aber weniger effizient, wenn es richtig kalt ist.

Die maximale Leistungszahl ist umso niedriger, je größer der Temperaturunterschied zwischen Verdampfer und Verflüssiger ist. Nimmt man einen Verdampfer mit einer Temperatur von 10 °C (283 K) und einen Verflüssiger mit einer Temperatur von 60 °C (333 K), so ergibt sich eine theoretischer maximaler Leistungszahl-Wert von 6,7, der weit über dem liegt, was wir heute erreichen, so dass die Technologie in Zukunft noch effizienter werden kann.

Einsatz von Wärmepumpen bei hohem Temperaturgefälle.

Eine hohe Temperaturdifferenz liegt vor, wenn die zur Beheizung eines Gebäudes verwendete Temperaturquelle niedrig ist, z. B. wenn die Außentemperatur bei Verwendung einer Luftwärmepumpe 0 °C beträgt. Bei einem Temperaturunterschied muss die Wärmepumpe mehr arbeiten, um die gleiche Wärmemenge zu transportieren, als an wärmeren Tagen. Und da es eine Grenze für die Effizienz gibt, mit der die Wärmeenergie genutzt werden kann (die so genannte Carnot-Grenze), sinkt die Leistung der Wärmepumpe mit zunehmendem Temperaturunterschied.

Ein weiteres Problem ist die Möglichkeit, dass Feuchtigkeit kondensieren kann, wenn die Wärmepumpe der Außenluft Wärme entzieht. Dadurch kann der Wärmetauscher der Außengeräte einfrieren. Um den Betrieb und die Effizienz aufrechtzuerhalten, muss das System das Eis am Wärmetauscher regelmäßig abtauen; diese Tätigkeit bedeutet zusätzlichen Energieverbrauch.

Wenn es draußen sehr kalt ist, ist es besser, einfach Wärme zu erzeugen, indem man ein alternatives Heizsystem wie einen Gasofen, eine elektrische Widerstandsheizung oder einen Ölofen verwendet. Ein weiterer Vorteil eines alternativen Heizsystems ist, dass Ihre Wärmepumpe nicht mehr arbeiten muss und der Kompressor der Wärmepumpe nicht so schnell verschleißt.

Es gibt mehrere Schlüsselfaktoren, die sich auf die Effizienz von Wärmepumpen auswirken können: die Konstruktion der Wärmetauscher von Verdampfer und Verflüssiger. Der Gesamtwirkungsgrad der Wärmepumpe wird durch die Konstruktion der Wärmetauscher von Verdampfer und Verflüssiger beeinflusst. Je größer der Wärmetauscher ist, desto effizienter ist die Wärmepumpe.

Die Konstruktion des Verdichters ist ein weiterer Faktor, der die Effizienz von Wärmepumpen beeinflusst. Die Art und Weise, wie ein Kompressor konstruiert ist, bestimmt, wie gut er Strom für die Zirkulation des Kältemittels nutzt. Aufgrund der Kosten und der Komplexität der Kompressoren verwenden einige Wärmepumpen weniger effiziente Kompressoren. 

Es gibt drei Arten von Kompressoren, die in Wärmepumpen eingesetzt werden: einstufige Kompressoren, zweistufige Kompressoren und modulierende Kompressoren. Einstufige Verdichter sind am wenigsten effizient, während modulierende Verdichter am effizientesten sind.

Aufgrund ihrer Bauweise führen einstufige Verdichter zu Überhitzung und Überkühlung und damit zu Energieverschwendung. Modulierende Kompressoren hingegen sind leichter zu regeln, so dass sie keine Energie durch Überhitzung oder Überkühlung verschwenden.

Im Allgemeinen haben hochwertige Wärmepumpen eine höhere Energieeffizienz, aber es ist immer besser, verschiedene Marken und Modelle zu vergleichen, indem man ihre Spezifikationen überprüft.