Maximilian Nestler

January 14, 2025

12

min

Wärmepumpe

Grundlagen

Wärmepumpe Effizienz: Wie effizient sind Wärmepumpen wirklich?

Die Effizienz einer Wärmepumpe wird durch COP und JAZ gemessen. Der COP (Coefficient of Performance) zeigt die momentane Effizienz unter Normbedingungen. Die JAZ (Jahresarbeitszahl) zeigt die reale Effizienz über 12 Monate. Ein COP von 4,0 bedeutet aus 1 Kilowattstunde Strom entstehen 4 Kilowattstunden Wärme.

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Inhaltsverzeichnis

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Die JAZ liegt meist 10-15 Prozent unter dem COP wegen realer Verluste. Moderne Luft-Wasser-Wärmepumpen erreichen JAZ 3,7-4,0 im Durchschnitt. Erdwärme-Pumpen schaffen JAZ 4,3-4,5.

Die Effizienz hängt primär von zwei Faktoren ab. Erste Faktor: Außentemperatur bestimmt Quellen-Temperatur. Bei minus 10 Grad sinkt COP auf 2,0-2,3. Bei plus 7 Grad liegt COP bei 4,0-4,2. Bei plus 20 Grad steigt COP auf 6,5-7,0. Zweiter Faktor: Vorlauftemperatur bestimmt Ziel-Temperatur. Fußbodenheizung mit 35 Grad erreicht COP 5,2-5,5. Standard-Radiatoren mit 55 Grad nur COP 3,0-3,5. Jedes Grad niedrigere Vorlauftemperatur spart 2,5 Prozent Strom.

Die Optimierung bringt 10-20 Prozent JAZ-Verbesserung. Heizkurve richtig einstellen kostet null Euro. Die Vorlauftemperatur um 10 Grad senken erhöht JAZ um 25 Prozent. Der hydraulische Abgleich bringt 5-10 Prozent JAZ-Plus. Die Rohrleitungs-Isolierung verbessert JAZ um 3-8 Prozent. Die Kombination aller Maßnahmen steigert JAZ von 3,5 auf 4,2 ohne große Investition.

Bei 42watt optimieren wir Ihre Wärmepumpen-Effizienz systematisch. Wir messen aktuelle JAZ mit Messtechnik. Wir berechnen Heizkurve nach VDI 4650. Wir führen hydraulischen Abgleich durch. Wir isolieren Rohrleitungen nach EnEV-Standard. Wir dokumentieren JAZ-Verbesserung für BAFA-Förderung.

Was bedeutet COP bei Wärmepumpen?

COP-Definition und Berechnung

Der COP (Coefficient of Performance) misst die momentane Effizienz einer Wärmepumpe unter standardisierten Bedingungen. Die Formel ist simpel.

COP-Formel:

COP = Wärmeleistung (kW) ÷ Stromleistung (kW)

Praktisches Beispiel:

Wärmepumpe liefert: 10 Kilowatt Heizleistung
Wärmepumpe verbraucht: 2,5 Kilowatt Strom
COP-Berechnung: 10 kW ÷ 2,5 kW = 4,0
Bedeutung: Aus 1 kWh Strom entstehen 4 kWh Wärme
Effizienz: 400 Prozent (nicht 100 Prozent wie bei Verbrennungs-Heizung)

Warum über 100 Prozent möglich:

Wärmepumpe erzeugt keine Wärme durch Verbrennung
Wärmepumpe transportiert Umgebungswärme
Nur Transport-Energie wird gezählt
75 Prozent Energie kommt kostenlos aus Umwelt
25 Prozent Energie ist Strom für Verdichter
Resultat: Effizienz über 100 Prozent physikalisch korrekt

COP-Messung nach Norm EN 14511

Der COP wird unter definierten Bedingungen gemessen für Vergleichbarkeit zwischen Herstellern.

Norm-Bedingungen EN 14511:

Außentemperatur: Plus 7 Grad Celsius (Jahres-Referenzpunkt)
Vorlauftemperatur: Plus 35 Grad Celsius (optimal für Fußbodenheizung)
Betriebsweise: Stationärer Zustand nach Wärme-Stabilisierung
Messdauer: Mehrere Stunden kontinuierlich
Notation: A7/W35 (A = Air Außenluft, W = Water Heizwasser)

Typische COP-Werte modern:

Luft-Wasser Standard: COP 4,0-4,2 bei A7/W35
Luft-Wasser Premium: COP 4,5-5,0 bei A7/W35
Erdwärme Sole-Wasser: COP 4,8-5,2 bei B0/W35 (B = Brine Sole)
Wasser-Wasser Grundwasser: COP 5,2-5,5 bei W10/W35
Luft-Luft Split: COP 3,0-3,5 bei A7/A20

COP-Werte nach Temperatur

Der COP variiert massiv mit Außentemperatur und Vorlauftemperatur.

COP nach Außentemperatur (bei 35°C Vorlauf):

Außentemperatur	COP (Luft-Wasser)	Effizienz-Index	Bedeutung
+ 20 °C (Sommer)	6,5 - 7,0	162 - 175 %	Hocheffizient (Warmwasser)
+ 7 °C (Norm)	4,0 - 4,2	100 %	Messbasis (Standard)
0 °C	3,2 - 3,5	80 %	Typisch Frühjahr/Herbst
- 10 °C (Winter)	2,0 - 2,3	50 %	Kritischer Punkt

COP nach Vorlauftemperatur (bei +7°C Außen):

Vorlauftemperatur	COP (bei A7)	Heizsystem	Bewertung
32 - 35 °C	5,2 - 5,5	Fußbodenheizung	✅ Optimal
40 - 45 °C	4,1 - 4,5	Niedertemperatur-Rad.	Gut
50 - 55 °C	3,0 - 3,5	Standard-Radiatoren	Akzeptabel
60 - 65 °C	2,2 - 2,8	Alte Radiatoren	⚠️ Ineffizient

Was bedeutet JAZ bei Wärmepumpen?

JAZ-Definition und Unterschied zum COP

Die JAZ (Jahresarbeitszahl) misst die reale Effizienz über 12 Monate unter variablen Bedingungen.

JAZ-Formel nach VDI 4650:

JAZ = (Wärmeabgabe - Wärmeverluste) ÷ Stromeinput über 12 Monate

Praktisches Beispiel:

Einfamilienhaus Heizwärmebedarf: 20.000 kWh pro Jahr
Wärmepumpe Stromverbrauch: 5.000 kWh pro Jahr
JAZ-Berechnung: 20.000 kWh ÷ 5.000 kWh = 4,0
Interpretation: Jahres-Durchschnitt 4 kWh Wärme pro 1 kWh Strom

COP versus JAZ Unterschied:

Aspekt	COP (Labor)	JAZ (Realität)
Was misst es?	Theoretisch (Normbedingungen)	Praktisch (über 12 Monate)
Umfang	Nur Wärmepumpen-Gerät	Gesamte Anlage (inkl. Speicher/Rohre)
Saisonale Varianz	Ausgeblendet (nur +7°C)	Vollständig berücksichtigt
Typischer Wert	4,0 - 4,5	3,5 - 4,2 (Realwert)
Relevanz	Hersteller-Vergleich	Betriebskosten-Prognose

Warum JAZ immer unter COP liegt:

Speicher-Verluste: 5-10 Prozent Wärmeverlust
Rohrleitungs-Verluste: 3-8 Prozent bei schlechter Isolierung
Regelungs-Verluste: 2-5 Prozent durch suboptimale Heizkurve
Winter-Effizienz: 30-50 Prozent niedriger als Sommer
Abtau-Zyklen: 3-5 Prozent Energieaufwand bei Luft-Wasser
Gesamt: 10-20 Prozent Differenz COP zu JAZ realistisch

Realistische JAZ-Werte nach System

JAZ-Bereiche Luft-Wasser-Wärmepumpen Deutschland:

Optimierungsgrad	JAZ	Szenario	Kosten / Jahr*
Schlecht optimiert	3,2 - 3,5	Hoher Vorlauf, keine Regelung	1.900 - 2.100 €
Durchschnitt	3,7 - 4,0	Standard-Installation	1.600 - 1.800 €
Gut optimiert	4,1 - 4,3	Abgleich, Heizkurve top	1.500 - 1.600 €
Premium	4,4 - 4,6	Fußbodenhzg., Inverter	1.400 - 1.500 €

*Basis: 20.000 kWh Wärmebedarf

JAZ-Vergleich nach Wärmequelle:

Luft-Wasser: JAZ 3,4-4,0 typisch
Sole-Wasser Erdwärme: JAZ 4,3-4,5 typisch
Wasser-Wasser Grundwasser: JAZ 5,0-5,5 möglich
Luft-Luft Split: JAZ 2,5-3,0 (nur Heizung)

BAFA-Förderung JAZ-Anforderungen

Die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) seit 2024 verlangt Mindest-JAZ-Werte.

BAFA Mindest-JAZ 2024/2025:

Luft-Wasser Neubau: JAZ ≥ 4,0 erforderlich
Luft-Wasser Altbau: JAZ ≥ 3,5 erforderlich
Sole-Wasser Erdwärme: JAZ ≥ 3,8 erforderlich
Wasser-Wasser Grundwasser: JAZ ≥ 4,0 erforderlich
Berechnung: Nach VDI 4650 Blatt 1 (Februar 2024)
Nachweis: Vor Installation mit Simulationsrechnung

Förder-Höhe nach Effizienz:

30 Prozent Basis-Förderung: Für alle Wärmepumpen
5 Prozent Effizienz-Bonus: Bei natürlichem Kältemittel R290 oder Erdwärme
20 Prozent Geschwindigkeits-Bonus: Bei Austausch fossiler Heizung
30 Prozent Einkommens-Bonus: Unter 40.000 Euro zu versteuerndes Einkommen
Maximum: 70 Prozent Förderung gesamt (gedeckelt)

Warum sinkt die Effizienz bei Kälte?

Thermodynamische Grundlage

Die Wärmepumpen-Effizienz folgt dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik. Je größer die Temperaturdifferenz zwischen Quelle und Ziel desto mehr Arbeit ist nötig.

Carnot-Wirkungsgrad (theoretische Obergrenze):

η_Carnot = T_heiß ÷ (T_heiß - T_kalt)

(Temperaturen in Kelvin absolut)

Praktisches Beispiel:

Außenluft Quelle: Minus 10°C = 263 Kelvin
Heizwasser Ziel: Plus 35°C = 308 Kelvin
Temperaturdifferenz: 308 - 263 = 45 Kelvin
Carnot-Wirkungsgrad: 308 ÷ 45 = 6,84
Reale Wärmepumpe: 50 Prozent von Carnot = COP 3,4

Faustregel Temperatur-Abhängigkeit:

Jedes Grad Außentemperatur-Erhöhung: Plus 3-5 Prozent COP
Jedes Grad Vorlauftemperatur-Senkung: Plus 2,5-3 Prozent COP
Temperaturdifferenz kritisch: 20 Kelvin versus 40 Kelvin = doppelte Effizienz

Winter-Realität versus Mythos

Mythos: "Wärmepumpen funktionieren nicht im Winter"

Die Wahrheit differenziert:

Funktionsfähigkeit gesichert:

Luft-Wasser arbeitet zuverlässig bis minus 20 Grad
COP bei minus 20 Grad: Immer noch 1,5-2,0
Elektrischer Widerstandsheizer: COP nur 1,0
Wärmepumpe auch im Extremfall effizienter als reiner Heizstab

Deutschland-Winter typisch:

Durchschnitts-Außentemperatur Dezember-Februar: 0 bis plus 5 Grad
Nicht dauerhaft minus 20 Grad wie oft befürchtet
Mehrzahl Betriebsstunden: 0-10 Grad Bereich
Winter-JAZ realistisch: 3,5-4,0 erreichbar

Stunden-Verteilung Jahresverlauf:

Temperaturen über 15 Grad: 30 Prozent Stunden, 10 Prozent Heizlast
Temperaturen 5-15 Grad: 50 Prozent Stunden, 40 Prozent Heizlast
Temperaturen 0-5 Grad: 15 Prozent Stunden, 30 Prozent Heizlast
Temperaturen unter 0 Grad: 5 Prozent Stunden, 20 Prozent Heizlast

Resultat JAZ-Berechnung:

Milde Phase: COP 4,5-5,5 (70 Prozent Betrieb)
Kalte Phase: COP 2,5-3,5 (30 Prozent Betrieb)
Gewichtet: JAZ 3,8-4,2 realistisch
Nicht die gefürchteten JAZ 2,5

Zusatzheizer bei Extremkälte:

Elektrischer Heizstab schaltet zu bei unter minus 10 Grad
Nur 5-10 Prozent Jahres-Betriebszeit
COP temporär 1,0 aber Heizleistung gesichert
Gesamt-JAZ sinkt um 0,2-0,4 Punkte
Akzeptabel für Versorgungssicherheit

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Wie optimiere ich die Vorlauftemperatur?

Vorlauftemperatur als Effizienz-Hebel

Die Vorlauftemperatur ist der direkte Optimierungs-Hebel den Hausbesitzer beeinflussen können.

Kern-Prinzip:

Je niedriger Vorlauftemperatur desto höher COP
Außentemperatur nicht änderbar (Wetter gegeben)
Vorlauftemperatur änderbar durch Heizkurve
Jedes Grad Senkung: Plus 2,5 Prozent Effizienz

Quantifizierung bei +7°C Außentemperatur:

35°C Vorlauftemperatur: COP 5,2-5,5 (Optimal)
45°C Vorlauftemperatur: COP 4,1-4,5 (Gut)
55°C Vorlauftemperatur: COP 3,0-3,5 (Akzeptabel)
65°C Vorlauftemperatur: COP 2,2-2,8 (Schlecht)
Differenz 35-65°C: COP halbiert sich

Heizsystem-spezifische Vorlauftemperaturen

Optimale Vorlauftemperaturen nach Installation:

Heizsystem	Optimale Vorlauf-Temp.	Typischer COP	JAZ-Potential	Kommentar
Fußbodenheizung Neubau	32 - 35 °C	5,2 - 5,5	4,2 - 4,5	✅ Ideal für WP
Niedertemperatur-Rad.	40 - 45 °C	4,1 - 4,5	3,8 - 4,1	Gut saniert
Standard-Radiatoren	50 - 55 °C	3,0 - 3,5	3,2 - 3,6	Häufig im Bestand
Alte Radiatoren (pre-2000)	60 - 65 °C	2,2 - 2,8	2,8 - 3,2	⚠️ Ineffizient
Warmwasser-Bereitung	50 - 55 °C	2,8 - 3,2	-	Legionellen-Schutz

Praktische Konsequenz Altbau:

Unsanierter Altbau: JAZ 3,2-3,6 erreichbar mit alten Radiatoren
Neubau: JAZ 4,2-4,5 erreichbar mit Fußbodenheizung
Differenz: 0,6-0,9 JAZ-Punkte = 15-20 Prozent Effizienz
Investition Fußbodenheizung: 60-100 Euro pro Quadratmeter

Heizkurven-Optimierung Schritt-für-Schritt

Die Heizkurve steuert Vorlauftemperatur automatisch nach Außentemperatur.

Heizkurven-Formel:

T_Vorlauf = Niveau + Steigung × |Außentemperatur - Sollwert|

Werks-Standard (oft zu aggressiv):

Steigung: 1,0-1,5
Niveau: 18-20
Beispiel bei minus 10 Grad: T_Vorlauf = 18 + 1,2 × 30 = 54°C
Resultat: Zu hohe Temperaturen, JAZ-Verlust

Optimierte Einstellung:

Steigung: 0,4-0,6
Niveau: 18-20
Beispiel bei minus 10 Grad: T_Vorlauf = 18 + 0,6 × 30 = 36°C
Resultat: 18 Kelvin niedriger = 45 Prozent COP-Gewinn

Optimierungs-Prozess:

Aktuelle Heizkurve ablesen (Steuerung oder App)
Steigung um 0,2 senken
2-3 Tage Komfort beobachten
Wenn Räume warm genug: Weitere 0,2 senken
Wenn zu kalt: 0,1 zurück erhöhen
Optimum gefunden: Räume 20-21 Grad bei minimaler Vorlauftemperatur
JAZ-Verbesserung: 10-20 Prozent ohne Investition

Beste Optimierungs-Phase:

Herbst/Frühjahr: Außentemperatur 5-15 Grad
Nicht im Winter: Zu wenig Reserve bei Fehler
Nicht im Sommer: Keine Heizung läuft
Zeit nehmen: 4-6 Wochen für schrittweise Anpassung

Welche Optimierungen verbessern die JAZ?

Kostenlose Maßnahmen (ROI sofort)

Heizkurve optimieren:

JAZ-Verbesserung: 10-20 Prozent möglich
Methode: Steigung in Software schrittweise senken
Testphase: Komfort überwachen, gegebenenfalls rückgängig
Kosten: 0 Euro
Zeit: 30 Minuten plus 4-6 Wochen Beobachtung
Priorität: Erste Maßnahme immer

Speicher-Thermostaten prüfen:

JAZ-Verbesserung: 5-10 Prozent
Problem: Schlechte Schichtung erzwingt zu hohe Nachlade-Temperaturen
Lösung: Speicher-Mantelthermostaten kalibrieren oder tauschen
Kosten: 0-200 Euro
Priorität: Zweite Maßnahme

Defekte Komponenten reparieren:

JAZ-Verbesserung: 10-20 Prozent bei Verschleiß
Probleme: Thermostate fehlkalibriert, Ventile lecken, Fühler defekt
Diagnose: Installateur prüfen lassen
Kosten: 100-500 Euro Reparatur
Priorität: Bei Symptomen sofort

Kleine Investitionen (ROI 2-5 Jahre)

Rohrleitungs-Isolierung verbessern:

JAZ-Verbesserung: 3-8 Prozent
Methode: Ungedämmte Rohre und Speicher isolieren
Material: Mineralwolle oder Kautschuk-Schläuche
Kosten: 300-800 Euro
ROI: 2-3 Jahre
Priorität: Mittel

Hydraulischer Abgleich:

JAZ-Verbesserung: 5-10 Prozent
Methode: Durchfluss an jedem Heizkörper einstellen
Resultat: Alle Räume gleichmäßig warm bei niedrigerer Vorlauftemperatur
Kosten: 200-600 Euro
ROI: 2-4 Jahre
Pflicht: Für KfW-Förderung erforderlich

Mittlere Investitionen (ROI 5-10 Jahre)

Smart-Regelung mit KI-Heizkurven:

JAZ-Verbesserung: 5-10 Prozent
Methode: Cloud-verbundene Regler mit Wetterprognosen
Funktion: Vorlauf-Anpassung 24 Stunden vorausschauend
Hersteller: Tado, Viessmann ViCare, Vaillant MyVaillant
Kosten: 1.500-3.000 Euro
ROI: 5-8 Jahre

Speicher-Vergrößerung:

JAZ-Verbesserung: 5-10 Prozent
Methode: Zusatzspeicher 500-1.000 Liter installieren
Vorteil: Längere Laufzeiten, weniger Taktung
Kosten: 2.000-4.000 Euro komplett installiert
ROI: 6-10 Jahre

Große Investitionen (ROI 8-15 Jahre)

Split-System Upgrade:

JAZ-Verbesserung: 10-15 Prozent
Methode: Monoblock durch Split-Gerät ersetzen
Vorteil: Verdichter im Haus, höhere Effizienz Winter
Kosten: 5.000-8.000 Euro Mehrkosten
ROI: 8-12 Jahre

Gebäude-Sanierung:

JAZ-Verbesserung: 15-25 Prozent
Maßnahmen: Dämmung Fassade, Fenster-Erneuerung, Dach-Dämmung
Resultat: Niedrigere Vorlauftemperaturen möglich
Kosten: 10.000-40.000 Euro
ROI: 10-20 Jahre
Zusatznutzen: Wohnkomfort, Immobilienwert

Optimierungs-Maßnahmen Ranking:

Maßnahme	JAZ-Potential	Kosten	ROI	Priorität
Heizkurve optimieren	+ 15 %	0 €	Sofort	⭐⭐⭐
Speicher-Thermostat	+ 7 %	~ 200 €	1 - 2 Jahre	⭐⭐⭐
Rohre isolieren	+ 5 %	~ 500 €	2 - 3 Jahre	⭐⭐
Hydraulischer Abgleich	+ 8 %	~ 400 €	3 - 4 Jahre	⭐⭐

Bei 42watt: JAZ-Optimierung professionell

Wir messen Ihre aktuelle JAZ mit kalibrierter Messtechnik über 4 Wochen. Wir berechnen optimale Heizkurve nach VDI 4650 Blatt 1. Wir führen hydraulischen Abgleich nach Verfahren B durch. Wir isolieren alle Rohrleitungen nach EnEV-Standard. Wir kalibrieren Speicher-Thermostaten für optimale Schichtung. Wir dokumentieren JAZ-Verbesserung für BAFA-Förderung.

Typisches Ergebnis: Ein Kunde hat Luft-Wasser-Wärmepumpe seit 2020 installiert. Stromverbrauch 6.200 Kilowattstunden pro Jahr bei 20.000 Kilowattstunden Heizwärmebedarf. JAZ berechnet: 3,23. Ziel: JAZ über 3,8 für bessere Wirtschaftlichkeit. Wir optimierten Heizkurve von Steigung 1,4 auf 0,6. Vorlauftemperatur sank von durchschnittlich 52 auf 38 Grad. Wir isolierten 12 Meter ungedämmte Rohre im Keller. Wir führten hydraulischen Abgleich durch. Nach 12 Monaten Messung: Stromverbrauch 5.100 Kilowattstunden. JAZ neu: 3,92. Verbesserung: 21 Prozent. Einsparung: 352 Euro pro Jahr. Investition: 850 Euro. Amortisation: 2,4 Jahre. Kunde hochzufrieden.

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