Jahresarbeitszahl Wärmepumpe: Was sagt sie aus und wie wird sie berechnet? 

Wärmepumpen sind Heizsysteme, welche Umweltenergie in Wärmeenergie umwandeln. Diese Heizsysteme benötigen Strom. Daher ist die Wirtschaftlichkeit der Anlage abhängig vom Verhältnis der benutzten Strommenge und der daraus erzeugten Wärmemenge. Um die Wirtschaftlichkeit der Wärmepumpe zu ermitteln, gibt es daher Berechnungen, mit welchen sich die sogenannte Jahresarbeitszahl bestimmen lässt. Welche Faktoren dabei relevant sind und wie Sie die Jahresarbeitszahl Ihrer Wärmepumpe berechnen können, erfahren Sie hier. 

> Was ist die Jahresarbeitzahl (JAZ)? 
> Was unterscheidet den „Coefficient of Performance“ (COP) und die Jahresarbeitszahl (JAZ)? 
> Berechnung der Jahresarbeitszahl (JAZ) 
> Jahresarbeitszahlen unterschiedlicher Wärmepumpentypen 
> Jahresarbeitszahl: Weitere Einflussfaktoren 
> Jahresarbeitszahl: Wie wirtschaftlich arbeitet die Wärmepumpe? 
> Förderung von Wärmepumpen und die Jahresarbeitszahl 

Was ist die Jahresarbeitzahl (JAZ)? 

Die Jahresarbeitszahl, kurz JAZ, dient zur Ermittlung der Jahresenergiekosten einer Wärmepumpe und ist die wichtigste Größe zur Angabe der Effizienz einer Wärmepumpe. Konkret misst die Jahresarbeitszahl das Verhältnis von zugeführter Energie (Strom) zu erzeugter Energie (abgegebener Wärme). 

Je höher die Jahresarbeitszahl, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Eine Jahresarbeitszahl von 1 würde bedeuten, dass die Wärmepumpe genau so viel Energie verbraucht, wie sie in Form von Wärme abgibt – dies wäre ineffizient. Im Allgemeinen wird für moderne Wärmepumpen eine Jahresarbeitszahl von 3 bis 5 als effizient angesehen, was bedeutet, dass sie 3 bis 5 Einheiten Wärmeenergie für jede Einheit elektrischer Energie liefern. 

Was unterscheidet den „Coefficient of Performance“ (COP) und die Jahresarbeitszahl (JAZ)? 

Die Leistungszahl COP, abgeleitet von „Coefficient of Performance“, ist eine Größe, welche in Bezug auf den Wirkungsgrad von Wärmepumpen neben der Jahresarbeitszahl (JAZ) ebenfalls von Bedeutung ist. Die Ermittlung der COP erfolgt in einem Labor. Dort wird festgestellt, welche Leistung Wärmepumpen unabhängig von äußeren Faktoren erbringen. Bei der Berechnung des COP wird die Effizienz der Wärmepumpe mit vorher festgelegten Betriebszuständen betrachtet. Daher ist durch den COP nur bedingt ein Rückschluss auf die Energieeffizienz der Wärmepumpe im tatsächlichen Betrieb möglich. Der COP ist hauptsächlich relevant bei der Bestimmung von Fördermöglichkeiten für Wärmepumpen. 

Die Jahresarbeitszahl hingegen betrachtet den Wirkungsgrad von Wärmepumpen während des tatsächlichen praktischen Gebrauchs. Über die JAZ sind Rückschlüsse auf die Energieeffizienz der gesamten Heizanlage möglich, da diese das Verhältnis der erzeugten Wärme und der elektrischen Antriebsenergie darstellt.  

Für die Berechnung des JAZ ist neben einem Wärmemengenzähler ein eigener Stromzähler notwendig. Die Gemeinsamkeit der beiden Kennzahlen liegt in der Darstellung des Verhältnisses von erzeugter Wärmeleistung und verbrauchter elektrischer Leistung. Der maßgeblichste Unterschied liegt darin, dass die JAZ im Gegensatz zum COP die saisonalen Schwankungen beinhaltet, da die Messungen erst nach einem Jahr Betrieb vorgenommen werden. Darüber hinaus betrachtet die JAZ die gesamte Heizanlage. 

Um die saisonalen Schwankungen auf einer theoretischen Ebene abzubilden, existiert eine dritte Kennzahl. Der SCOP (Seasonal Coefficient of Performance), auch jahreszeitlicher Leistungskoeffizient genannt. Er nutzt für die Berechnung der Effizienz Daten, welche zu vier unterschiedlichen Zeitpunkten unter europäischen Klimabedingungen erhoben wurden. Dadurch ist es möglich, die jahreszeitlichen Temperaturschwankungen in den Berechnungen zu berücksichtigen. 

Berechnung der Jahresarbeitszahl (JAZ) 

Da die Jahresarbeitszahl das Verhältnis der erzeugten Wärme zur aufgewendeten elektrischen Energie abbildet, handelt es sich um die wichtigste Kennzahl in Bezug auf die Effizienz einer Wärmepumpe. Relevante Werte für die Berechnung sind sowohl die verwendete elektrischen Energie als auch die erzeugte Wärmemenge. Um die Jahresarbeitszahl (JAZ) genau zu berechnen, ist daher ein eigener Stromzähler notwendig, welcher den Verbrauch der Pumpe erfasst. Für die Messung der erzeugten Wärme ist auch ein spezieller Wärmemengenzähler erforderlich. Häufig sind diese bereits in die Wärmepumpe integriert. Folgende Formel findet Verwendung, um die Jahresarbeitszahl zu ermitteln: 

JAZ = abgeführte Wärmeenergie (Qab in kWh) / zugeführte elektrische Energie (Qzu in kWh)  

Da beide verwendeten Größen in Kilowattstunden (kWh) angegeben werden, bleibt die Jahresarbeitszahl ohne Einheit. Die JAZ gibt Aufschluss darüber, wie viel Wärme die Wärmepumpe aus dem verbrauchten Strom gewinnt. Daher arbeitet das Heizsystem umso effizienter, je höher die Jahresarbeitszahl ist. Anhand der Jahresarbeitszahl lassen sich Rückschlüsse auf die effektivste Leistung mit wenigen Stromkosten einer Wärmepumpe für den eigenen Haushalt ziehen. Die Anschaffung einer solchen Anlage lohnt sich dann, wenn die Jahresarbeitszahl höher liegt als der Quotient für den Kilowattstundenpreis eines anderen Energieträgers wie beispielsweise Gas oder Öl. 

Jahresarbeitszahlen unterschiedlicher Wärmepumpentypen 

Die Jahresarbeitszahlen stehen in enger Verbindung mit der Art der Wärmepumpe. Verschiedene Wärmepumpentypen arbeiten mit Umweltenergie aus unterschiedlichen Quellen. Jede Quelle verfügt über eine unterschiedlich hohe Wärmespeicherfähigkeit. Daher erreichen die verschiedenen Systeme ungleiche Jahresarbeitszahlen: 

Bei diesen Werten handelt es sich nur um ungefähre Richtwerte. In der Praxis sind meist deutlich höhere Werte zu erwarten. Auch sind nicht alle Wärmequellen an jedem Standort nutzbar. Insbesondere Grundwasser kann nur in einigen Fällen unter bestimmten Bedingungen für den Betrieb von Wärmepumpen Verwendung finden. Schließlich sind neben Genehmigungen der Wasserbehörde Tiefbohrungen notwendig und das Grundwasser muss über eine bestimmte chemische Zusammensetzung verfügen, damit es für Wärmepumpen geeignet ist. 

Luft-Wärmepumpen hingegen lassen sich an so gut wie allen Standorten aufstellen. Obwohl die Temperatur der Wärmequelle ein ausschlaggebendes Kriterium in Bezug auf die Jahresarbeitszahl ist, erzielen Anlagen mit niedrigen Ausgangswerten häufig gute Ergebnisse. Speziell dann, wenn die weiteren Einflussfaktoren optimal zur Wärmepumpe passen. 

Jahresarbeitszahl: Weitere Einflussfaktoren 

Neben der Temperatur der Wärmequelle gibt es noch weitere Faktoren, welche einen Einfluss auf die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpen haben: 

• Vorlauftemperatur
  Die Vorlauftemperatur ist im Idealfall möglichst gering. Dadurch sinkt die Temperaturdifferenz, die von der Wärmepumpe ausgeglichen werden muss. Optimal sind 35 °C. Um diese Temperaturen zu erreichen, eignen sich besonders im Neubau Flächenheizungen. In Altbauten sind diese Temperaturen durch Niedertemperaturheizkörper erreichbar.

• Wärmebedarf
  Auch der Bedarf an Heizenergie beeinflusst die Jahresarbeitszahl. Der Wärmebedarf eines Gebäudes setzt sich aus unterschiedlichen Faktoren wie beispielsweise dem Nutzerverhalten und den Heiz- und Lüftungsgewohnheiten zusammen.

• Dämmung
  Der Dämmzustand des Gebäudes ist ebenfalls ein relevanter Faktor in Bezug auf die Jahresarbeitszahl. In gut gedämmten Gebäuden erreichen die Wärmepumpen stets bessere Jahresarbeitszahlen als in Gebäuden mit einem schlechten Dämmzustand.
  

Jahresarbeitszahl: Wie wirtschaftlich arbeitet die Wärmepumpe? 

Anhand der Jahresarbeitszahl lässt sich die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe unter verschiedensten Einflussfaktoren berechnen. Neben der Jahresarbeitszahl geben andere Werte Aufschluss über das Verhältnis von erzeugter Wärme und der verwendeten elektrischen Energie. So auch der COP. Doch im Gegensatz zur JAZ bildet der COP dieses Verhältnis lediglich unter theoretischen Laborbedingungen ab.  

Neben klimatischen und saisonalen Einflüssen wird die JAZ von anderen Faktoren wie beispielsweise dem Dämmzustand des Gebäudes, dem Nutzerverhalten und den Vorlauftemperaturen beeinflusst. Da die Werte für die Berechnung erst ein Jahr nach der Inbetriebnahme der Anlage erhoben werden, ist es anhand der JAZ möglich, die Effizienz der Wärmepumpe sehr genau zu analysieren. Daher handelt es sich bei diesem Wert um einen aussagekräftigen Indikator für die Wirtschaftlichkeit der Anlage. 

Förderung von Wärmepumpen und die Jahresarbeitszahl 

Um förderfähig zu sein, müssen Wärmepumpen seit 2023 mindestens eine Jahresarbeitszahl von 2,7 aufweisen. Damit soll sichergestellt werden, dass nur Wärmepumpen verbaut werden, die sich auch für eine effiziente Beheizung eines Gebäudes eignen. Eine Liste aller förderfähigen Wärmepumpen stellt das BAFA hier bereit. 

Alles, was Sie sonst zur Förderung wissen müssen, finden Sie im Artikel "Wärmepumpe Förderung 2024" zusammengefasst. 

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