Jahresarbeitszahl, COP usw.: Das bedeuten diese Wärmepumpen-Parameter

Wenn du nach einer passenden Wärmepumpe suchst, stößt du unweigerlich auf Angaben zu COP, SCOP oder zur Jahresarbeitszahl. Was hinter diesen Abkürzungen steckt und inwiefern deren Werte entscheidend bei der Auswahl deiner Wärmepumpe sind, erfährst du hier.

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JAZ, COP, usw. – Definition der Kennziffern

Alle diese Begriffe haben eines gemeinsam: Sie quantifizieren die Effizienz einer Wärmepumpe. Lediglich die Bedingungen, unter denen die jeweilige Kennzahl gemessen wird, unterscheiden sich. Hier erhalten Sie einen kurzen Überblick über die relevanten Kennziffern und ihre Anwendungsbereiche:

Jahresarbeitszahl (JAZ): Ermöglicht die Berechnung des Stromverbrauchs Ihrer Wärmepumpe und ist für Förderanträge notwendig.

Coefficient of Performance (COP): Ein Vergleichswert, der bei der Kaufentscheidung für eine Wärmepumpe unterstützt.

Seasonal Coefficient of Performance (SCOP): Ein Vergleichswert, bei dem der COP durch Betriebspunkte erweitert wird, um klimatische Verhältnisse zu berücksichtigen.

Jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz (ETAs): Relevant für staatliche Förderungen der Wärmepumpe gemäß BEG.

Jahresarbeitszahl (JAZ)

Die Jahresarbeitszahl wird durch die Division der erzeugten Wärmemenge durch die dafür aufgewendete Strommenge berechnet. Generell gilt: Eine höhere Jahresarbeitszahl führt zu geringeren Heizkosten. Im Unterschied zu anderen Kennzahlen wird die JAZ unter realen Bedingungen über die Laufzeit eines Jahres gemessen. Dabei spielen nicht nur die Funktionsweise der Wärmepumpe, sondern auch die Effizienz des gesamten Heizsystems und Gebäudes sowie das individuelle Nutzerverhalten eine Rolle. Die sogenannte "Praxis-JAZ" wird erst nach der Installation ermittelt, da sie nicht vom Hersteller, sondern von einem Fachbetrieb nach VDI-Norm festgestellt wird. Die vorab rechnerisch ermittelte Jahresarbeitszahl dient für Förderanträge, während Abweichungen zur "Praxis-JAZ" die Förderung nicht beeinflussen.

Coefficient of Performance (COP)

Der COP beschreibt die Leistungszahl der Wärmepumpe und ermöglicht den Vergleich verschiedener Geräte. Er zeigt die Effizienz der Wärmepumpe unter konstanten Laborbedingungen und stellt eine Momentaufnahme dar.

Seasonal Coefficient of Performance (SCOP)

Der SCOP erweitert den COP um Betriebspunkte, um unterschiedliche klimatische Verhältnisse zu berücksichtigen. Mit einer Angabe auf dem Datenblatt der Wärmepumpe, insbesondere bei verschiedenen Außentemperaturen, ermöglicht der SCOP einen genaueren Vergleich.

Jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz (ETAs):

Die ETAs ist relevant für die staatliche Förderung nach BEG und beschreibt, wie viel Primärenergie eine Wärmepumpe zur Erzeugung einer Kilowattstunde Heizwärme benötigt. Sie wird durch die Division des Primärenergiefaktors (PEF) durch den SCOP ermittelt und sollte möglichst hoch sein.

Fördervoraussetzungen zur Jahresarbeitszahl

Die Jahresarbeitszahl ist entscheidend für die Förderantragstellung. Daher muss die Wärmepumpe so dimensioniert sein, dass sie eine berechnete Mindest-Jahresarbeitszahl von 3,0 erreicht.

Die bei Wärmepumpen24 angebotenen Wärmepumpen erfüllen die Anforderungen für die Jahresarbeitszahl, die für die Förderung notwendig sind.

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Unterschied JAZ und COP

Es werden sowohl die Jahresarbeitszahl als auch der COP berechnet, indem die erzeugte Wärmeleistung durch die dafür eingesetzte Strommenge geteilt wird. Der COP gilt jedoch nur unter spezifischen Laborbedingungen, weshalb die Jahresarbeitszahl als aussagekräftigere Kennzahl für die Energieeffizienz betrachtet wird. Sie gibt den Mittelwert der tatsächlich erbrachten Leistung an und berücksichtigt auch klimatische Bedingungen sowie Faktoren wie das genutzte Wärmereservoir.

Berechnung des COP

Die Berechnung des COP erfolgt gemäß der EN 14511 und drückt das Verhältnis von aufgenommener elektrischer Leistung zur erzeugten Wärmeenergie aus. Ein höherer COP weist auf eine effizientere Wärmepumpe unter vergleichbaren Laborbedingungen hin.

Die Grundlage für diese Idealbedingungen bildet der sogenannte "Carnot-Prozess". Dabei handelt es sich um den theoretisch maximal möglichen Wirkungsgrad eines Prozesses, bei dem Wärme durch Arbeit erzeugt wird. Dieser Prozess wird als εc bezeichnet. In der Praxis ist ein solcher idealer Wirkungsgrad jedoch nicht erreichbar.

Für die Berechnung des COP wird der Temperaturunterschied zwischen einer warmen Seite T und einer kalten Seite T0 in Kelvin angegeben. Mögliche Temperaturabfälle zwischen Verdampfern und Verflüssigern werden nicht berücksichtigt. Daher kann eine Wärmepumpe in der Praxis nie den theoretischen COP-Wert erreichen.

Die Formel zur Berechnung der Leistungszahl lautet:

εc = T / T- T0

In dieser Formel repräsentiert T die Umgebungstemperatur, wie beispielsweise die Raumtemperatur oder die Wassertemperatur bei einer Wärmepumpe. T0 hingegen steht für die Umgebungstemperatur, von der Wärme bezogen wird, beispielsweise die Temperatur der Erde, der Luft oder des Grundwassers.

Ein Beispiel:
Außentemperatur T von 0°C (entspricht 273 Kelvin)
Vorlauftemperatur der Heizung T0 von 55°C (entspricht 328 Kelvin)
εc = 273 / 273-328

Da dieser Carnot-Prozess lediglich ein idealer Prozess ist, wird ε gleich 0,5 x εc eingesetzt. In diesem Beispiel ergibt sich somit eine Leistungszahl von 6 für die entsprechende Wärmepumpe.

Berechnung der JAZ

Für die Jahresarbeitszahl werden üblicherweise Wärmeverluste für Speicher oder andere Bauteile abgezogen. Die Formel ohne diese Abzüge lautet:

JAZ = Q ab in kWh / Q in kWh

Wobei Q ab die erzeugte Wärmeenergie und Q die Leistungsaufnahme von elektrischer Energie ist.

Die Berechnung erfolgt gemäß der VDI 4650 Blatt 1. In der Praxis wird die Jahresarbeitszahl durch die Messung des gesamten Stromverbrauchs der Wärmepumpe und der erzeugten Wärmemenge ermittelt. Es ist wichtig, dass die Wärmepumpe über einen eigenen Stromzähler und einen Wärmemengenzähler verfügt.

Obwohl theoretisch Voraussagen zur Jahresarbeitszahl anhand des COP getroffen werden können, können diese Werte von den Praxisergebnissen abweichen, da das Klima einen direkten Einfluss auf die Leistungsaufnahme der Wärmepumpe hat. Daher ist die Ermittlung der Jahresarbeitszahl über mehrere Jahre hinweg die zuverlässigste Methode.

Verbraucher haben auch die Möglichkeit, die Jahresarbeitszahl online auf der Website des Bundesverbands Wärmepumpe e. V. mithilfe des JAZ-Rechners zu berechnen.

Berechnung der Energiekosten mit der JAZ

Die Berechnung des Stromverbrauchs Ihrer Wärmepumpe kann mithilfe der Jahresarbeitszahl erfolgen. Hierbei wird die Heizleistung der Pumpe durch die Jahresarbeitszahl geteilt und mit den Heizstunden pro Jahr multipliziert.
Angenommen, die Nennleistung Ihrer Wärmepumpe beträgt 10 kW, die Jahresarbeitszahl beträgt 5, und Sie planen, 2.000 Stunden pro Jahr zu heizen, ergibt folgende Rechnung:

10 kW / 5 * 2.000 = 4.000 kWh

Als Faustregel können Sie mit einer einfachen Rechnung auch selbst ermitteln, ob Sie mit einer Wärmepumpe weniger Heizkosten haben als mit einer Gasheizung. Wenn beispielsweise die Jahresarbeitszahl 3 beträgt, heizen Sie mit der Wärmepumpe günstiger, wenn der Strompreis weniger als das Dreifache des Gaspreises ist. Bei einer JAZ von 4 muss der Strompreis weniger als das Vierfache des Gaspreises sein.
In einem Beispiel, wenn die JAZ 3 beträgt und die kWh Strom 30 Cent kostet, während die kWh Erdgas 11 Cent kostet, ergibt folgende Rechnung:

11(ct/kWh) x 3 (JAZ)= 33 (ct/kWh)

Das Ergebnis zeigt: Bei einer Jahresarbeitszahl von 3 würden Sie bei einem Gaspreis von 11 Cent pro kWh und einem Strompreis von 33 Cent pro kWh bei gleichem Wärmebedarf gleich hohe Heizkosten haben. Da im Beispiel der Strompreis jedoch 30 Cent pro kWh beträgt und der Gaspreis 11 Cent pro kWh, heizen Sie mit der Wärmepumpe kostengünstiger.

Was muss ich beim ETAs-Wert berücksichtigen?

Seit der Einführung der Förderbedingungen nach BEG am 1. Januar 2021 gewinnt die jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz (ETAs) zunehmend an Bedeutung. Diese Kennziffer ist nicht nur entscheidend für die Förderung von Wärmepumpen, sondern spielt auch eine Schlüsselrolle bei Biomasseheizungen. Bei der Berechnung der ETAs für Wärmepumpen wird zwischen verschiedenen Wärmequellen wie Luft, Wasser oder Erde unterschieden. Zusätzlich wird eine Differenzierung zwischen Vorlauftemperaturen von 35 und 55 Grad vorgenommen. Mit der Aktualisierung zum 1. Januar 2024 wurden auch die für die Förderung erforderlichen ETAs-Werte angepasst:

Wärmequelle ηs-Wert bei 35°C (in %) ηs-Wert bei 55°C (in %)
Luft 145 125
Erde 180 140
Wasser 180 140
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