Wärmepumpen-COP-Rechner
Leistungszahl und Einsparungen der Wärmepumpe berechnen. Berechnet tatsächlichen COP, Carnot-COP und Systemeffizienz. Bei Angabe von Betriebsstunden und Kosten…
Berechnet tatsächlichen COP, Carnot-COP und Systemeffizienz. Bei Angabe von Betriebsstunden und Kosten werden Wärmepumpen- und Kesselbetriebskosten verglichen, um jährliche Einsparungen zu schätzen.
Was ist der Wärmepumpen-COP?
Die Leistungszahl (COP) misst die Wärmepumpeneffizienz — das Verhältnis von Heizleistung zu elektrischem Eingang. Ein COP von 4,0 bedeutet, dass das System 4 kW Heizung für jeden 1 kW Strom liefert und effektiv 300% kostenlose Energie aus der Umgebung gewinnt.
Der COP hängt hauptsächlich von der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und -senke ab. Der theoretische Maximalwert (Carnot-COP) = T_Senke / (T_Senke - T_Quelle) in Kelvin. Reale Wärmepumpen erreichen 40-60% des Carnot-COP. Luft-Wärmepumpen haben typisch COP 2,5-4,5, Erdwärmepumpen 3,5-5,5.
Der jahreszeitliche COP (SCOP) mittelt die Leistung über die gesamte Heizsaison unter Berücksichtigung wechselnder Außentemperaturen. Der SCOP ist ein besserer Indikator für die reale Leistung als der Spitzen-COP.
Formula: COP = Heizleistung (kW) / Elektrische Aufnahme (kW) Carnot-COP = T_Senke(K) / (T_Senke(K) - T_Quelle(K)) Carnot-Wirkungsgrad = Tatsächlicher COP / Carnot-COP
Berechnungsbeispiel
Luft-Wärmepumpe: außen 5°C (278K), innen 35°C (308K). Carnot-COP = 10,27. Realer COP bei 45% = 4,62. 10 kW Heizleistung → 2,16 kW Strom. Vs. Gaskessel (90%): WP $0,324/Std vs. Kessel $0,667/Std — 51% Einsparung.
Wann Sie diesen Rechner verwenden sollten
- HLK-Ingenieure, die die Betriebskosten von Wärmepumpen mit Gas-/Ölkesseln für Neubau- oder Sanierungsprojekte vergleichen
- Hauseigentümer, die Investitionen in Luft- oder Erdwärmepumpen gegen aktuelle Heizkosten abwägen
- Energieberater, die Wärmepumpensysteme dimensionieren, indem sie den COP unter tatsächlichen Standortbedingungen (Außen-Auslegungstemperatur) überprüfen
- Gebäudetechniker, die prüfen, ob eine Wärmepumpe den Heizwärmebedarf bei niedrigen Außentemperaturen decken kann oder ob eine Zusatzheizung erforderlich ist
Häufige Fehler, die vermieden werden sollten
- Hersteller-Peak-COP (unter milden Bedingungen getestet) statt saisonalem COP verwenden — SCOP berücksichtigt wechselnde Außentemperaturen und Abtauzyklen während der Heizperiode
- Zusatz-/Backup-Heizkosten ignorieren — bei sehr niedrigen Temperaturen sinkt der COP unter 2,0 und die Elektroheizung kann einsetzen, was den Stromverbrauch drastisch erhöht
- COP vergleichen, ohne das Strom-Brennstoff-Preisverhältnis zu berücksichtigen — ein COP von 3,0 ist nicht wirtschaftlich, wenn Strom pro kWh 4× mehr als Gas kostet
- Standby-Leistung, Umwälzpumpen und Abtauenergie nicht in die Gesamt-Strominputberechnung einbeziehen
Ergebnisse interpretieren
- Wenn der COP bei Auslegungsbedingungen unter 2,5 liegt, ist die Wärmepumpe möglicherweise im Vergleich zu einem hocheffizienten Gaskessel nicht wirtschaftlich — vergleichen Sie die jährlichen Betriebskosten direkt
- Wenn der Carnot-Wirkungsgrad unter 35% liegt, hat das Wärmepumpensystem möglicherweise Leistungsprobleme (unterdimensionierte Wärmetauscher, falsche Kältemittelfüllung)
- Wenn die jährlichen Einsparungen positiv sind, aber die Amortisationszeit 10 Jahre überschreitet, prüfen Sie, ob die Gerätelebensdauer (15-20 Jahre) die Investition im Vergleich zu alternativen Heizverbesserungen rechtfertigt
Relevante Normen & Referenzen
- EN 14511 — Luftkonditionierer, Flüssigkeitskühlsätze und Wärmepumpen — Prüfung und Bewertung bei Normbedingungen
- EN 14825 — Prüfung und Bewertung bei Teillast und Berechnung der jahreszeitbedingten Leistungszahl (SCOP)
- AHRI 210/240 — Leistungsbewertung von Kompakt-Klimageräten und Luft-Wärmepumpen
- ASHRAE Handbook — HVAC Systems and Equipment — Konventionen für COP- und Carnot-Prozess-Analysen von Wärmepumpen
Häufig gestellte Fragen
Bei welcher Temperatur wird eine Wärmepumpe ineffizient?
Die meisten Luft-Wärmepumpen halten COP > 2,0 bis -15°C und können mit neueren Inverter-Kompressoren bis -25°C arbeiten. Unter COP 2,5-3,0 kann eine Wärmepumpe teurer sein als ein Gaskessel. Erdwärmepumpen halten ganzjährig höheren COP.
Was ist der Unterschied zwischen COP und EER?
COP misst Heizeffizienz, EER (Energy Efficiency Ratio) misst Kühleffizienz. Beide sind Ausgangs-/Eingangs-Verhältnisse, aber EER wird traditionell in BTU/Wh ausgedrückt, COP ist dimensionslos (kW/kW). SEER ist das saisonale Kühlaequivalent des SCOP.