Ob eine Wärmepumpe im eigenen Gebäude sparsam läuft, zeigt sich nicht am Prospektwert, sondern im Jahresbetrieb. Wer die Jahresarbeitszahl berechnen möchte, braucht deshalb eine klare Formel, passende Messwerte und eine saubere Abgrenzung von Heizwärme, Warmwasser und Hilfsstrom. Ich zeige, wie die Rechnung funktioniert, welche Prognosen vor dem Einbau belastbar sind und welche Werte in der Praxis oft falsch eingeordnet werden.
Mit diesen Werten wird die Effizienz einer Wärmepumpe nachvollziehbar
- Formel: Jahresarbeitszahl = abgegebene Wärmemenge geteilt durch eingesetzte elektrische Energie.
- Messung: Wärmemengenzähler und separater Stromzähler liefern die verlässlichste Grundlage.
- Systemgrenze: Verdichter, Steuerung, Pumpen, Ventilatoren und Heizstab müssen berücksichtigt werden.
- Planung: Eine Berechnung nach VDI 4650 ist eine Prognose, kein garantierter Betriebswert.
- Einordnung: Niedrige Vorlauftemperaturen verbessern die JAZ meist stärker als ein besonders hoher Prospekt-COP.
Was die Jahresarbeitszahl tatsächlich aussagt
Die Jahresarbeitszahl, kurz JAZ, beschreibt das Verhältnis zwischen der abgegebenen Wärme und dem dafür eingesetzten Strom über ein vollständiges Jahr. Eine JAZ von 4 bedeutet, dass aus einer Kilowattstunde Strom im Jahresmittel vier Kilowattstunden nutzbare Wärme entstehen.
Die Grundformel ist einfach:
JAZ = abgegebene Wärmemenge in kWh ÷ Stromverbrauch der Wärmepumpe in kWh
Die Kennzahl hat keine eigene Einheit, weil sich Kilowattstunden im Zähler und Nenner gegenseitig aufheben. Sie ist außerdem nicht mit dem COP zu verwechseln. Der COP beschreibt einen einzelnen Betriebspunkt, etwa bei einer bestimmten Außen- und Vorlauftemperatur. Die JAZ bildet dagegen das gesamte Jahr mit wechselnden Temperaturen, Warmwasserzyklen, Abtauvorgängen und Teillastphasen ab.
Auch der SCOP ist etwas anderes. Er entsteht aus normierten Prüfbedingungen und eignet sich vor allem zum Vergleich von Geräten. Für die tatsächlichen Heizkosten meines Gebäudes ist die gemessene JAZ des gesamten Systems aussagekräftiger.
Jahresarbeitszahl mit realen Messwerten berechnen
Nach dem ersten vollständigen Betriebsjahr lässt sich die Kennzahl direkt aus den Zählerständen ermitteln. Ich verwende dafür möglichst einen Wärmemengenzähler im Heizsystem und einen separaten Stromzähler, der den gesamten Verbrauch der Wärmepumpe erfasst.
- Den Anfangsstand des Wärmemengenzählers notieren.
- Den Anfangsstand des Stromzählers notieren.
- Nach zwölf Monaten beide Zähler erneut ablesen.
- Für jeden Zähler die Differenz zwischen End- und Anfangsstand bilden.
- Die erzeugte Wärmemenge durch den Stromverbrauch teilen.
Ein Beispiel macht die Rechnung greifbar. Der Wärmemengenzähler weist für das Jahr 18.600 kWh aus, der Stromzähler der Wärmepumpe 4.650 kWh.
18.600 kWh ÷ 4.650 kWh = JAZ 4,0
Die Anlage hat damit im Jahresmittel vier Kilowattstunden Wärme pro Kilowattstunde Strom bereitgestellt. Bei einem angenommenen Arbeitspreis von 0,30 Euro pro Kilowattstunde entsprächen 4.650 kWh einem Verbrauchskostenanteil von 1.395 Euro pro Jahr. Der tatsächliche Betrag hängt zusätzlich von Grundpreis, Tarif, Eigenverbrauch aus einer Photovoltaikanlage und möglichen Sperrzeiten ab.
Welche Zählerwerte gehören in die Rechnung
In den Stromverbrauch gehören nicht nur die Kilowattstunden des Verdichters. Berücksichtigt werden sollten auch Umwälzpumpen, Ventilatoren, Steuerung, Abtauung und Heizstab. Wird der Heizstab über einen separaten Zähler versorgt, muss sein Verbrauch addiert werden.
Strom für den normalen Haushalt gehört selbstverständlich nicht in die JAZ. Wird die Wärmepumpe allerdings über keinen eigenen Zähler betrieben, sollte ein Zwischenzähler installiert werden. Sonst lässt sich die Heizungsbilanz nicht sauber vom übrigen Hausstrom trennen.
Die JAZ vor dem Einbau realistisch prognostizieren
Vor der Installation fehlen naturgemäß echte Jahreswerte. Dann wird die erwartete JAZ aus technischen Daten und Gebäudedaten berechnet. In Deutschland wird dafür häufig das Verfahren der VDI 4650 verwendet. Es berücksichtigt unter anderem die Wärmequelle, mehrere Betriebspunkte, die Heizkurve, Warmwasser und die Betriebsweise der Anlage.
Für eine belastbare Prognose brauche ich mindestens folgende Angaben:
- Heizwärmebedarf des Gebäudes in kWh pro Jahr
- Wärmebedarf für Trinkwarmwasser
- Wärmequelle, also Luft, Erdreich oder Grundwasser
- benötigte Vorlauftemperatur und Heizkurve
- Leistung und Regelung der Wärmepumpe
- Strombedarf von Pumpen, Ventilatoren und Heizstab
- monovalente oder bivalente Betriebsweise
Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe muss im Winter bei niedrigen Außentemperaturen besonders viel leisten. Eine Sole-Wasser- oder Wasser-Wasser-Wärmepumpe arbeitet meist mit einer gleichmäßigeren Wärmequellentemperatur, benötigt dafür aber höhere Investitionen und je nach Grundstück eine aufwendigere Erschließung.
| JAZ | Wärmebedarf pro Jahr | Geschätzter Strombedarf |
|---|---|---|
| 2,5 | 18.000 kWh | 7.200 kWh |
| 3,5 | 18.000 kWh | 5.143 kWh |
| 4,5 | 18.000 kWh | 4.000 kWh |
Die Tabelle zeigt, wie stark sich wenige Zehntel bei der JAZ auswirken können. Zwischen einer JAZ von 2,5 und 4,5 liegen in diesem Beispiel 3.200 kWh Strom pro Jahr. Eine Prognose sollte deshalb immer auf die konkrete Heizungsanlage bezogen sein und nicht nur auf einen allgemeinen Herstellerwert.
Heizung, Warmwasser und Heizstab richtig abgrenzen
Viele Rechnungen werden ungenau, weil nur die Raumheizung betrachtet wird. Liefert die Wärmepumpe zusätzlich Warmwasser, müssen beide Wärmemengen und der gesamte zugehörige Stromverbrauch in die Jahresbilanz einfließen.
Für getrennte Bereiche gilt:
Gesamt-JAZ = (Wärme Heizung + Wärme Warmwasser) ÷ (Strom Heizung + Strom Warmwasser)
Warmwasser verschlechtert die Gesamtzahl häufig etwas, weil dafür höhere Temperaturen erforderlich sind. Eine Anlage kann im Heizbetrieb beispielsweise eine JAZ von 4,2 erreichen, beim Warmwasser aber nur 2,8. Entscheidend ist dann nicht der einfache Mittelwert, sondern die gewichtete Gesamtbilanz.
Besondere Aufmerksamkeit verdient der elektrische Heizstab. Er erzeugt Wärme mit einer Arbeitszahl von ungefähr 1. Läuft er regelmäßig bei Frost, für die Warmwasserbereitung oder wegen einer ungünstigen Einstellung, sinkt die Gesamt-JAZ deutlich. Ein gelegentlicher Einsatz für Spitzenlasten ist dagegen nicht automatisch problematisch.
Bei einer bivalenten Anlage muss außerdem festgehalten werden, welcher Wärmeerzeuger welchen Anteil übernimmt. Wird ein Gas- oder Ölkessel zugeschaltet, darf seine Wärme nicht einfach der Wärmepumpe zugerechnet werden. Für eine faire Bewertung braucht jeder Energieträger eine eigene Bilanz.
Typische Rechenfehler vermeiden
Der häufigste Fehler ist die Verwendung des maximalen Heizleistungswerts aus dem Datenblatt. Dieser Wert sagt nicht, wie viel Wärme die Anlage im gesamten Jahr erzeugt. Ebenso wenig darf der COP eines günstigen Prüfpunktes direkt als JAZ übernommen werden.
Auch eine Rechnung mit dem früheren Gas- oder Ölverbrauch ist nur eine Näherung. Auf der Abrechnung steht meist die eingesetzte Brennstoffenergie, während die Wärmepumpe nutzbare Wärme bereitstellen soll. Kesselverluste, Warmwasser, Zirkulation und unterschiedliche Raumtemperaturen können das Ergebnis deutlich verändern.
- Keine Zählerstände aus unterschiedlichen Zeiträumen kombinieren.
- Den Haushaltsstrom nicht mit dem Heizstrom vermischen.
- Den Heizstab und elektrische Zusatzheizungen nicht auslassen.
- Wärmemenge nicht mit Heizleistung verwechseln.
- Eine Teiljahresmessung nicht als endgültige Jahreszahl bewerten.
Ich halte außerdem wenig davon, interne Anlagenanzeigen unkritisch zu übernehmen. Sie sind für die Betriebsüberwachung nützlich, können aber je nach Gerät andere Systemgrenzen verwenden als ein externer Zähler. Für einen belastbaren Vergleich sollten die Messpunkte über das ganze Jahr gleich bleiben.
Welche Maßnahmen die Jahresarbeitszahl wirklich verbessern
Die größte Wirkung hat meist eine möglichst niedrige Vorlauftemperatur. Fußboden-, Wand- oder großzügig dimensionierte Heizkörper erlauben oft niedrigere Temperaturen als kleine Heizkörper in einem unsanierten Gebäude. Schon der Unterschied zwischen 35 und 50 °C Vorlauf verändert die Arbeitsbedingungen des Verdichters spürbar.
Eine gut eingestellte Heizkurve verhindert, dass die Wärmepumpe unnötig heißes Heizwasser produziert. Ebenso helfen ein hydraulisch abgeglichener Heizkreis, freie Wärmeübertrager und korrekt eingestellte Heizflächen. Ein großer Pufferspeicher ist nicht automatisch ein Effizienzgewinn. Wenn er unnötige Speicherverluste und zusätzliche Pumpenlaufzeiten verursacht, kann er die Bilanz sogar verschlechtern.
Bei Luft-Wasser-Wärmepumpen sollte der Aufstellort ausreichend Luftzufuhr ermöglichen und die Außeneinheit regelmäßig von Laub oder Eis befreit werden. Häufige Starts und Stopps deuten auf eine ungünstige Auslegung oder Regelung hin. Eine möglichst lange Laufzeit im Teillastbetrieb ist in vielen Fällen günstiger.
Die Warmwassertemperatur darf nicht allein zugunsten einer besseren JAZ abgesenkt werden. Für Trinkwasseranlagen gelten hygienische Anforderungen, die von Anlagengröße und Ausführung abhängen. Bei Unsicherheit sollte die Einstellung mit dem Fachbetrieb abgestimmt werden.
Eine belastbare Zahl für die nächste Heizungsentscheidung
Für eine bestehende Anlage ist die Rechnung nach einem vollständigen Jahr schnell erledigt: Wärmemenge durch Stromverbrauch teilen. Für eine geplante Wärmepumpe zählt dagegen eine standort- und gebäudebezogene Prognose mit realistischen Vorlauftemperaturen und vollständig erfassten Nebenverbräuchen.
Mein praktischer Rat lautet, die prognostizierte JAZ nach der ersten Heizperiode erneut zu messen. Weicht sie deutlich ab, liefern Heizkurve, Heizstabanteil, Warmwasserverbrauch und Zählergrenzen meist schneller eine Erklärung als ein Blick auf den Prospektwert. So wird aus einer theoretischen Kennzahl ein brauchbares Werkzeug für Optimierung und Kostenkontrolle.
