Wärmepumpen-Effizienz verstehen
COP und Heizleistung hängen stark von zwei Temperaturen ab: Außentemperatur (Quelle) und Vorlauftemperatur (Senke, LWT). Die Diagramme zeigen die Kennlinien je LWT – und darunter eine einfache SCOP-Schätzung basierend auf Klimadaten.
1) COP & Heizleistung (Vollast)
COP (Coefficient of Performance) ist das Verhältnis aus abgegebener Wärmeleistung (kW) zu elektrischer Leistungsaufnahme (kW). Ein COP von 4 heißt: Aus 1 kWh Strom werden etwa 4 kWh Wärme.
Er hängt stark vom Temperaturhub ab: Je kälter die Außenluft (Quelle) und je höher die Vorlauftemperatur (Leave Water Temperature: LWT, Senke), desto härter muss der Verdichter arbeiten – COP sinkt. Zusätzlich wirken bei Frost Abtauzyklen und Betriebsgrenzen.
Datenquelle: LG Therma V R290 – Heizbetrieb, Maximum Capacity (inkl. Abtau-Effekt), Messverfahren EN14511. Laut Dokument ist Interpolation erlaubt, Extrapolation nicht.
Um den Gefrierpunkt ist die Außenluft häufig feucht, und der Verdampfer (Lamellen/„Coil“) liegt im Betrieb oft unter 0 °C. Dadurch bildet sich Eis, das die Wärmeübertragung verschlechtert. Die Wärmepumpe muss dann regelmäßig abtau(en)(Reverse-Cycle-Defrost): In dieser Zeit wird weniger nutzbare Wärme geliefert, aber Strom wird weiterhin verbraucht – der COP fällt sichtbar ab. In den LG-Tabellen ist dieser Effekt explizit enthalten.
- Unter ca. −5 °C ist die Luft oft trockener → tendenziell weniger Vereisung.
- Über ca. +5 °C bleibt die Coil-Temperatur häufiger über 0 °C → kaum Vereisung.
Hinweis: Das sind typische Tendenzen – Wind, Luftfeuchte, Geräteauslegung und Luftstrom können den Dip verstärken oder abschwächen.
2) Teillast: Warum steigt die Effizienz bei Teillast? (z. B. 25%, 50%)
In der Praxis läuft eine Wärmepumpe im Jahresverlauf sehr häufig nicht am Maximum, sondern in Teillast (z. B. 25% oder 50%). Viele Geräte sind in diesen milden Betriebsstunden insgesamt effizienter – vor allem, weil Nebenverluste kleiner werden und die Anlage stabiler durchläuft.
Inverter‑geregelt heißt: Verdichter, Ventilator und oft auch die Umwälzpumpe können ihre Drehzahl anpassen. So kann die Wärmepumpe näher am Bedarf laufen, statt ständig an/aus zu schalten.
- Weniger Start/Stop → geringere Anfahr‑ und Regelverluste (EN 14825 bildet Teillast-/Taktverluste über Cdh ab).
- Hilfsantriebe (Ventilator/Pumpe) können bei geringerer Drehzahl deutlich weniger Strom benötigen.
Für Pumpen/Ventilatoren gilt näherungsweise: Volumenstrom ∝ n, Druck ∝ n², Leistung ∝ n³. Das erklärt, warum Teillaststunden oft so „günstig“ sind: Halbiert man die Drehzahl, sinkt der Stromverbrauch (pro Zeit) grob um 87,5%.
Gelten die Pumpengesetze auch für Inverter‑Kompressoren? Nicht 1:1. Die n³‑Näherung passt für Pumpen/Ventilatoren (Strömungsmaschinen). Beim Verdichter hängt die Leistungsaufnahme u. a. von Druckverhältnis, Massenstrom und Betriebszustand ab – der Trend ist zwar „weniger Drehzahl = deutlich weniger Strom“, aber nicht als sauberes n³‑Gesetz.
- 75% Drehzahl → Stromverbrauch sinkt grob um 57,8% → ca. 0,422 kW
- 50% Drehzahl → Stromverbrauch sinkt grob um 87,5% → ca. 0,125 kW
- 25% Drehzahl → Stromverbrauch sinkt grob um 98,4% → ca. 0,016 kW
Je größer die Wärmepumpe, desto öfter kann sie im Winter/Übergang in Teillast laufen – gleichzeitig steigt aber das Risiko, dass die Heizlast unter die Mindestleistung fällt. Dann kann die WP nicht weiter runter modulieren und beginnt zu takten.
- Ist Takten bei modernen WPs noch ein Problem? Weniger als früher – aber die Mindestleistung beachten, da dauerhaftes Takten Effizienz kostet und den Verschleiß erhöhen kann.
- Typischer „Takt‑Trigger“: Warmwasser im Sommer (kurze Ladungen, hohe Temperaturen, wenig Abnahme).
- Ein größerer Speicher kann Starts reduzieren (längere Laufzeiten), bringt aber auch Speicherverluste – „einfach riesig“ ist nicht automatisch effizient.
Wichtig: COP hängt weiterhin stark vom Temperaturhub (Außenluft ↔ Vorlauf) ab. Teillast hilft oft über Nebenverluste und weniger Takten – ersetzt aber keine passende Auslegung und niedrige Vorlauftemperaturen.
4) SCOP Rechner für Ihre Region
Die Berechnung erfolgt hier nach EN 14825 mit der Bin‑Methode im ausgewählten Klima (Default: „Straßburg“). Wenn Teillast‑Prüfpunkte (A‑7/A2/A7/A12) vorhanden sind, liegt der berechnete SCOP im Standardklima (Straßburg 1982–1999) meist nahe an den Herstellerangaben – Berechnen Sie den Scop für Ihre Region.
Locator: 10‑Jahres‑Durchschnittsklima (2016–2025).
Erweiterte Einstellungen
Tragen Sie Werte aus Datenblatt/Label ein, wenn Sie den deklarierten SCOP möglichst exakt treffen wollen.
Hintergrund: Unsere Kennlinien sind „Maximum Capacity“. Deklarierte EN‑14825 Werte basieren auf Teillast‑Messpunkten/Regelung und liegen oft höher. Kalibrierung skaliert COP, damit SCOP passt.
3) Wie wird der SCOP nach der Norm berechnet? (EN 14825)
Das EN‑14825‑Normklima „Straßburg“ basiert auf dem Referenzzeitraum 1982–1999 und ist als feste Bin‑Tabelle definiert. Im Vergleich dazu zeigen die letzten 10 Jahre in Straßburg (10‑Jahres‑Mittel, Tagesmittel aus Open‑Meteo) eine andere Bin‑Verteilung:
- Heizstunden (≤16 °C): EN 14825 ≈ 4.910 h
- HHE (tDesign −10 °C): EN 14825 ≈ 2.066 h
- Verteilung: Mildere Jahre verschieben Stunden in höhere Bins (10–15 °C) und reduzieren Anteile um 0 °C.
Hinweis: Die Norm bleibt für Label‑SCOP maßgeblich. Für reale Standorte ergibt sich jedoch eine andere Bin‑Verteilung – und damit ein anderer SCOP.
SCOP ist im Grunde der „Jahres‑COP“: Heizwärme im Jahr geteilt durch den Strom, den die Wärmepumpe dafür braucht. Die Norm (EN 14825) rechnet das nicht mit einem einzelnen Messpunkt, sondern mit vielen Temperatur‑„Schubladen“ (Bins). Für jede Temperatur gibt es Stunden – und die kommen aus dem gewählten Profil Durchschnittsklima (Straßburg).
Das Profil besteht aus Temperatur‑Schritten von -30 °C bis 15 °C mit jeweils Hj Stunden (Summe 4.910 h). Daraus werden die „vollen Stunden“ HHE = Σ(pl(Tj) · Hj) berechnet. Für dieses Profil sind das ≈ 2.066.
Farbe: COPbin (blau niedrig → rot hoch). Deckkraft: je mehr Stunden, desto „stärker“. Hover zeigt Details.
Hinweis: Dieses Profil kommt aus echten Wetterdaten; es ist nicht das Normprofil (EN 14825).
Man nimmt eine Heizleistung am Auslege‑Punkt Pdesignh bei Tdesignh (-10 °C). Daraus wird eine einfache Gerade über die Temperatur: pl(Tj) = (Tj − 16) / (Tdesignh − 16), begrenzt auf 0…1. Die Heizlast pro Bin ist dann Pdh(Tj) = Pdesignh · pl(Tj).
16 °C ist die Heizgrenze im Profil (darüber wird nicht mehr geheizt).
Linie = pl(T) nach Normformel. Punkte = Bins (nur Hj>0), Kreisgröße ~ Stunden Hj; Hover zeigt pl, Pdh und Hj.
Für die Anwendung wird eine feste Wasser-Austrittstemperatur angesetzt: W35 (35 °C) bzw. W55 (55 °C). Für jedes Bin Tj wird ein COP aus der Kennlinie abgefragt (Interpolation erlaubt, keine Extrapolation). Optional wird ein Teillast-/Taktverlust über den Koeffizienten Cdh abgebildet (vereinfacht): COPbin = COPfull · CR / (Cdh·CR + (1−Cdh)) mit CR = Pdh(Tj)/Ph(Tj).
In der Praxis stammen die deklarierten EN‑14825 Werte aus normierten Teillast-Messpunkten. Unsere Daten sind „Maximum Capacity (inkl. Abtau)“ – deshalb kann der berechnete SCOP niedriger ausfallen.
Farbe: COPbin (blau niedrig → rot hoch); Deckkraft ~ Hj. Hover zeigt COPfull, COPbin, Kapazität, Backup und Energie je Bin.
Plausible Hilfsverbräuche (für LG ~9kW, falls genutzt): Poff 10 W · Pto 30 W · Psb 10 W · Pck 0 W.
Pro Bin gilt: Heizenergie QH,j = Pdh(Tj) · Hj und Strom E,j = QH,j / COPbin. Über alle Bins summiert: QH = ΣQH,j und Eactive = ΣE,j. Daraus SCOPon = QH / Eactive. Zusätzlich werden (falls vorhanden) Hilfsverbräuche wie Standby/Off/Crankcase über feste Stundenanteile addiert; dann ergibt sich der finale SCOP.
Aus der Kennlinie (Auszug, Außentemperatur → COP):
- Teillast/Modulation: Mindestleistung, Regelstrategie und Cycling beeinflussen die Saison stark.
- Mess- vs. Tabellenraster: Deklaration nutzt definierte Prüfpunkt‑Kombinationen (A‑7/A2/A7/A12 …), wir interpolieren aus Hersteller‑Tabellen.
- Abtau/Feuchte: In „Maximum Capacity“ ist der Abtau‑Einfluss explizit drin, was einzelne Bins nach unten ziehen kann.