Wärmepumpen „bedienen“ sich an der Umweltwärme, die aus Erdreich, Grundwasser oder der Luft gezogen werden kann. Die Energiequelle beziehungsweise der Energieträger steht kostenlos zur Verfügung. Entscheidend für die Effizienz und Leistungsfähigkeit ist der Betriebsstromverbrauch, den das Gerät dafür benötigt. Das Verhältnis zwischen Wärmegewinnung und Stromverbrauch definiert sich in der Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpenheizung.

Die Jahresarbeitszahl oder kurz JAZ errechnet sich aus der Gesamtwärmeleistung in Kilowattstunden und den benötigten Strom in Kilowattstunden. Realistisch gesehen erzeugt die Wärmepumpe ihre Gesamtwärme zu 75 Prozent aus Umweltwärme und braucht dafür 25 Prozent Strom. Ein Viertel muss also „zugeführt“ werden, was zu einer JAZ von 4 führt. Beim Verhältnis von 80 zu 20 Prozent steigt die JAZ auf 5.

Wie die Jahresarbeitszahl berechnet wird verdeutlicht folgende Infografik:

Jahresarbeitszahl – Statische und variable Einflüsse

Bei der JAZ handelt es sich um einen virtuellen Zielwert, der zur Orientierung gilt. Die Jahresarbeitszahl nach Formel berechnet wird im Normalfall immer wieder über- oder unterschritten. Neben statischen und gleichbleibenden Faktoren wirken auch variable Bedingungen ein.

Typische statische Faktoren sind:

• Gebäudegröße
• Gebäudeart und Mauerwerkbeschaffenheit
• Gebäudedämmung
• Wärmepumpengröße
• Art der Umweltenergie
• Beschaffenheit der Wärmeverteilung
• Integrierte Warmwasserversorgung
• Technische Ausstattung wie Hydraulik oder Gebläse
• Präzision des Wärmemengenzählers

Typische variable Bedingungen sind:

• Temperaturdifferenz zwischen Umwelt- und Heizwärme
• Nutzungsverhalten
• Witterung und Außentemperaturen
• Lüfungsverhalten
• Individueller Wärmebedarf

Um die Jahresarbeitszahl zu berechnen, werden die Faktoren und Bedingungen gemittelt und die jährlich erwarteten Kilowattstunden an Wärme durch die jährlich erwarteten Kilowattstunden an Stromverbrauch geteilt.

Prognose und Förderung

Ergänzend zum virtuellen beziehungsweise theoretisch errechneten Wert kann die JAZ mit einer Leistungszahl für die Wärmepumpe zusätzlich relativiert werden. Die Leistungszahl des Geräts wird als COP bezeichnet, der Abkürzung für Coefficient of Perfomance.

Anders als die Jahresarbeitszahl ist COP nur aussagefähig, wenn der theoretische „Versuchsaufbau“ durch Bezugspunkte und Normierungen eingebettet und skaliert wurde. Als totale Zahl ist dieser Wert technisch unbrauchbar und dient nur als Marketinginstrument.

Insbesondere der Einfluss der variablen Bedingungen lässt bei der Berechnung große Spielräume. Wärmepumpen als innovative und zum größeren Teil regenerative Energieträger nutzend werden von KfW und BAFA gefördert. Grundlage sind die Resultate, die zum großen Anteil aus der Zusammenstellung von prognostizierten Variablen bestehen. Die Berechnung der Jahresarbeitszahl nach VDI 4650 wird bei Förderungsprogrammen zugrunde gelegt.

Förderungswerte und Bedingungen

Generell wird ein höchstmöglicher jährlicher Arbeitszahlwert für Wärmepumpen angestrebt. Durch das Verändern von Eckdaten können die Ergebnisse leicht mit bis zu 20 Prozent Abweichung „geschönt“ werden. Normaußentemperaturen, Nutzungsverhalten, Temperaturdifferenzen, Warmwasseranteil und Witterungsbedingungen sind veränderliche Parameter.

Die Studien und Versuchsreihen mehrere Hersteller und technischer Institute haben die höchsten durchschnittlichen Jahresarbeitszahlen für Wärmepumpen mit Wasser/Wasser-Betrieb ermittelt. Es folgen Direktverdampfung/Wasser, Sole/Wasser und Luft/Wasser.

Als Maximalwert ergaben die Vergleiche Jahresarbeitszahlen von 6,4 in der Spitze und 2,8 am unteren Ende der Skala. Die für Förderfähigkeit angesetzten Werte werden fast jährlich angepasst. Generell erreicht eine Wärmepumpe eine Nutzneutralität gegenüber anderen Heizsystemen ab dem Wert 2,94. Jeder höher errechnete Wert lohnt die Beantragung von Fördermitteln.

Eigener Strom verbessert Werte

Leitgedanke bei Wärmepumpen ist die Gewinnung möglichst großer Wärmemengen bei geringstmöglichem Stromverbrauch. Um den Netzstromverbrauch zu senken oder sogar hinfällig zu machen, ist die Versorgung aus einer eigenen Solarstrom- beziehungsweise Fotovoltaikanlage empfehlenswert.

Bei entsprechender Speicherfähigkeit und Vorhaltemöglichkeit des so gewonnenen Stroms kann der Idealzustand eines Heizsystems, die vollkommene Autarkie, geschaffen werden. Auch schon durch die teilweise Versorgung mit Solarstrom können Sie die Jahresarbeitszahlen verbessern. Neben den Förderungen für gute Werte kommen zusätzlich Förderprogramme für Solarenergie in Betracht.