Wärmepumpe COP bei Kälte: Warum sinkt die Effizienz?

Die Effizienz einer Luftwärmepumpe bei Kälte sinkt normalerweise, weil der Kältekreis bei kälterer Außenluft einen größeren Temperaturhub erzeugen muss. Gleichzeitig kann die verfügbare Heizleistung des Geräts abnehmen, während der Wärmebedarf des Gebäudes steigt. Die praktische Frage lautet deshalb nicht, ob ein Produkt mit „8 kW“ beschriftet ist, sondern wie viel Wärme genau dieses Gerät bei der örtlichen Norm-Außentemperatur und bei der Vorlauftemperatur liefert, die das Heizsystem tatsächlich braucht.

Kurzantwort

Bei Kälte ändern sich mehrere Größen gleichzeitig. Die Heizleistung ist die nutzbare Wärme, die das Gerät abgeben kann. Die elektrische Leistungsaufnahme ist die elektrische Leistung, die es aufnimmt. Der COP ist die nutzbare Wärme geteilt durch die elektrische Leistungsaufnahme an einem Betriebspunkt. Die saisonale Effizienz mittelt die Leistung über einen größeren Bereich von Bedingungen. Diese Werte hängen zusammen, sind aber nicht austauschbar.

Eine Wärmepumpe kann für ein kaltes Klima geeignet bleiben, auch wenn COP und Leistung sinken. Entscheidend ist, ob ihre Leistungskurve bei der geforderten Wassertemperatur noch zur steigenden Heizlastkurve des Gebäudes passt, wie sich die Abtauung auf den Betrieb auswirkt und welche geregelte Zusatzwärme unterhalb des Gleichgewichts- oder Bivalenzpunkts zur Verfügung steht.

Inhaltsverzeichnis

• Warum kältere Außenluft die Leistung verändert
• Heizleistung, Leistungsaufnahme und COP
• Warum die Vorlauftemperatur wichtig ist
• Zwei Beispiele aus Herstellertabellen
• Wärmebedarf des Gebäudes und Bivalenzpunkt
• Abtauung und Zusatzwärme
• So lesen Sie vor dem Kauf eine Leistungstabelle
• Praktische Prüfungen, FAQ und nächster Schritt

So arbeitet eine Luftwärmepumpe bei Kälte

Eine Luftwärmepumpe erzeugt Wärme nicht wie ein Heizstab aus Strom. Sie transportiert Wärme mit einem Kältekreis aus der Außenluft ins Haus. Der Verdampfer außen nimmt Wärme auf, der Verdichter erhöht Druck und Temperatur des Kältemittels, und der Wärmetauscher im Haus gibt diese Wärme an das Heizsystem ab.

Ist die Außenluft kälter, enthält sie immer noch nutzbare Wärme, aber weniger. Die Wärmepumpe kann weiter arbeiten, muss aber gegen einen ungünstigeren Temperaturunterschied anarbeiten. Deshalb hängt die Leistung einer Wärmepumpe im Winter so stark vom Außenklima, von der benötigten Vorlauftemperatur und von der Auslegung der Heizflächen ab.

Warum kältere Außenluft die Leistung einer Wärmepumpe verändert

Die Verdampfungstemperatur des Kältemittels muss unter der Außenlufttemperatur liegen, damit Wärme in den Außenverdampfer gelangt. Wird die Luft kälter, muss der Verdichter das Kältemittel von einer niedrigeren Quelltemperatur auf die Temperatur heben, die der Heizkreis im Haus verlangt. Dieser größere Temperaturhub erhöht im Allgemeinen die Verdichterarbeit und senkt den COP.

Die Leistung bei Kälte ist nicht nur eine Frage der Effizienz. Ein Gerät kann mehr elektrische Leistung aufnehmen und gleichzeitig weniger maximale Wärme liefern als bei mildem Wetter. Der Stromverbrauch kann auch dann steigen, wenn der COP über 1 bleibt: Das Gebäude braucht mehr Wärme, der Verdichter läuft länger, und die Zusatzheizung kann zuschalten.

Heizleistung, elektrische Leistungsaufnahme und COP sind nicht dasselbe

Die Heizleistung (HC) ist die nutzbare Wärmeabgabe in Kilowatt. Die Leistungsaufnahme (PI) ist der elektrische Bedarf in Kilowatt am selben angegebenen Betriebspunkt. Der COP ist das Verhältnis HC ÷ PI. Ein COP von 2,0 bedeutet, dass pro 1 kW elektrischer Leistungsaufnahme 2 kW Wärme abgegeben werden, und zwar an diesem Prüfpunkt. Er beschreibt nicht die ganze Heizperiode.

Die saisonale Effizienz berücksichtigt wechselnde Temperaturen, Teillastbetrieb und weitere saisonale Effekte nach einem festgelegten Verfahren. Sie eignet sich für einen groben Vergleich. Weder ein einzelner COP noch ein saisonales Effizienzlabel ersetzt aber die modellspezifische Leistungsprüfung, die für die Auslegung nötig ist.

Warum die Vorlauftemperatur wichtig ist

Die Wärmepumpe muss die Wassertemperatur liefern, die die Heizflächen verlangen. Eine Fußbodenheizung mit niedriger Temperatur sorgt schon bei deutlich kühlerem Wasser für Komfort als ein Heizkörpersystem, das auf eine hohe Kesseltemperatur ausgelegt ist. Heißeres Wasser erhöht den Temperaturhub des Kältemittels und senkt normalerweise sowohl die verfügbare Effizienz als auch, je nach Gerät, die nutzbare Leistung.

Deshalb ist die Außentemperatur allein keine vollständige Prüfbedingung. Eine Schreibweise in Leistungstabellen wie A-7/W35 oder eine vom Hersteller definierte Zeile und Spalte verbindet eine Außenluftbedingung mit einer Vorlauftemperatur. Die Definitionen im jeweiligen Dokument müssen genau eingehalten werden.

Was Leistungstabellen der Hersteller tatsächlich zeigen

Die Nennklasse eines Modells ist kein Versprechen konstanter Leistung. Die folgenden zwei Herstellerbeispiele gelten bei etwa 35 °C Vorlauftemperatur. Sie zeigen das technische Prinzip, sind aber kein direkter Leistungsvergleich, weil die Definitionen der Außentemperatur und die Konventionen der Tabellen nicht identisch sind.

Daikin ERGA08DV: integriert, 100 % Last

Die vorliegende Tabelle des Daikin ERGA08DV definiert Ta als Feuchtkugeltemperatur der Umgebung. Sie beschreibt HC als Heizleistung bei maximaler Betriebsfrequenz, gemessen nach EN 14511. Die Tabelle nennt HC und PI. Die letzte Spalte unten wird als HC ÷ PI berechnet und ist kein in der Quelle direkt ausgewiesener COP-Wert.

NØRDIS OPTIMUS PRO Split HOP8WODU: maximaler Betrieb

Die vorliegende technische Tabelle von NØRDIS definiert die Außentemperatur als Trockenkugeltemperatur und weist HC, PI und COP direkt für maximalen, normalen und minimalen Betrieb aus. Die Werte unten gelten für den maximalen Betrieb und die Spalte für 35 °C Vorlauftemperatur.

Zwei Herstellerbeispiele: kein direkter Leistungsvergleich

Die Daikin-Zeilen verwenden die Feuchtkugeltemperatur der Umgebung, die NØRDIS-Zeilen die Trockenkugeltemperatur der Außenluft. Auch die Betriebsdaten sind in den Dokumenten unterschiedlich dargestellt. Die Zahlen dürfen deshalb nicht dazu dienen, die Hersteller zu reihen oder zu behaupten, eine Marke sei bei Kälte besser. Ihre gemeinsame Lehre ist enger gefasst: Leistung und Effizienz hängen vom genauen Modell, von der Außenbedingung, von der Betriebsstufe und von der Vorlauftemperatur ab.

Was normal ist und was auf ein Problem hindeuten kann

Ein gewisser Rückgang im Winter ist normal. Eine Wärmepumpe kann auch bei Frost arbeiten, aber Leistung und Effizienz sinken meist, je kälter die Außenbedingungen werden. Das allein bedeutet keinen Fehler.

Eine genauere Prüfung verdienen häufiger Einsatz des Heizstabs, anhaltende Vereisung, schlechter Luftstrom um das Außengerät, ungewöhnlich laute Geräusche oder ein Haus, das die Solltemperatur nur erreicht, wenn die Vorlauftemperatur stark angehoben wird.

Wie sich Abtauzyklen auf die Effizienz auswirken

Bei hoher Außenfeuchte und kaltem Verdampfer kann sich Reif am Außengerät bilden. Ein Abtauzyklus kehrt den Betrieb kurz um, um diesen Reif zu entfernen. In dieser Zeit sinkt die Wärmeabgabe ans Haus und der Energieverbrauch steigt, sodass die saisonale Effizienz fällt.

Das ist bei Luftwärmepumpen bei Kälte normales Verhalten. Die Auswirkung hängt von Witterung, Verdampferbauart, Regelstrategie und Aufstellort des Außengeräts ab. Einige Hersteller betonen ein intelligenteres Abtaumanagement, denn weniger unnötige oder lange Abtauzyklen schützen die Winterleistung.

Scheint das Abtauen zu oft stattzufinden, prüfen Sie, ob der Außenverdampfer freien Luftstrom hat, ob Laub oder Schnee das Gerät behindern und ob die Anlage in einem feuchten, frostigen Mikroklima arbeitet. Bleibt das Verhalten bestehen, kann eine fachliche Diagnose nötig sein.

Wärmebedarf des Gebäudes und Leistung der Wärmepumpe

Sinkt die Außentemperatur, verliert das Gebäude meist schneller Wärme, und die erforderliche Heizleistung steigt. Gleichzeitig kann die verfügbare Leistung der Wärmepumpe abnehmen. Der Punkt, an dem sich die Heizlastkurve des Gebäudes und die Leistungskurve der Wärmepumpe schneiden, heißt oft Gleichgewichtspunkt, in bivalenten Anlagen Bivalenzpunkt.

Unterhalb dieses Punkts kann die Wärmepumpe weiter effizient arbeiten und viel Wärme liefern, deckt aber unter Umständen nicht mehr allein die gesamte Last. Die Auslegung entscheidet dann, ob ein Heizstab, ein Heizkessel oder eine andere geregelte Wärmequelle den Fehlbetrag deckt. Es gibt keine allgemein richtige Gleichgewichtstemperatur. Sie hängt von Gebäude, Klima, Temperaturen der Heizflächen, Tarifannahmen und dem gewählten Gerät ab.

So lesen Sie vor dem Kauf die Leistungstabelle einer Wärmepumpe

1. Lassen Sie eine belastbare Heizlastberechnung für das Gebäude erstellen.
2. Ermitteln Sie die maßgebliche örtliche Norm-Außentemperatur.
3. Bestimmen Sie die Vorlauftemperatur, die die Heizflächen bei dieser Bedingung brauchen.
4. Suchen Sie die Heizleistung des genauen Modells bei oder nahe derselben Außen- und Wassertemperaturbedingung.
5. Prüfen Sie Leistungsaufnahme und COP am selben Punkt, wo der Hersteller sie angibt.
6. Lesen Sie die Definitionen des Herstellers: Trocken- gegenüber Feuchtkugel, maximaler gegenüber nominalem oder integriertem Betrieb sowie jede Norm und Fußnote.
7. Berücksichtigen Sie Abtauung, Einbaubedingungen und Regelverhalten, ohne einen allgemeingültigen Abschlag zu erfinden.
8. Entscheiden Sie, was einen Fehlbetrag unterhalb des Gleichgewichtspunkts deckt und wie die Zusatzwärme geregelt wird.

Eine „8-kW-Wärmepumpe“ liefert bei -7 °C, -15 °C oder -20 °C womöglich keine 8 kW, besonders wenn das Heizsystem auch heißes Wasser an den Heizflächen verlangt. Die sinnvolle Frage vor dem Kauf lautet: Wie viel Heizleistung kann genau dieses Gerät bei meiner Norm-Außentemperatur und der geforderten Vorlauftemperatur liefern?

Wann Zusatzwärme relevant wird

Zusatzwärme ist relevant, wenn die Leistung der Wärmepumpe unter der Gebäudelast liegt, bei bestimmten Betriebs- oder Erholungszuständen oder wenn die Anlagenstrategie bewusst eine zweite Wärmequelle nutzt. Ihr Vorhandensein beweist nicht automatisch eine schlechte Auslegung der Wärmepumpe. Entscheidend ist, ob Betriebspunkt, Regelablauf, Strombedarf und Jahresbeitrag bei der Auswahl berücksichtigt wurden.

So verringern Sie Effizienzverluste bei Kälte

• Halten Sie die Vorlauftemperatur so niedrig, wie das Haus es komfortabel verträgt.
• Nutzen Sie richtig dimensionierte Heizflächen, besonders wenn das Haus mit Heizkörpern beheizt wird.
• Verbessern Sie die Dämmung und verringern Sie Wärmeverluste, wo es praktikabel ist.
• Sorgen Sie dafür, dass das Außengerät freien Luftstrom hat und nicht durch Schmutz oder Schnee blockiert ist.
• Prüfen Sie, ob Regelung, Sensoren und Abtauverhalten richtig eingestellt sind.
• Kontrollieren Sie, ob die Anlage nach dem tatsächlichen Wärmeverlust des Gebäudes dimensioniert wurde.
• Warten Sie das Gerät, damit Verdampfer und Wärmetauscher sauber bleiben und der Luftstrom gut bleibt.

Möchten Sie die Effizienz der Wärmepumpe verbessern, sollte die erste Frage meist lauten, ob sich das Haus auch bei niedrigerer Vorlauftemperatur ausreichend heizen lässt. Diese eine Änderung zählt oft mehr als kleine Änderungen an der Wärmepumpe selbst.

Praxisbeispiel

Zwei Häuser können dieselbe Wärmepumpe haben und im Winter sehr unterschiedliche Ergebnisse erzielen. Ein gut gedämmtes Haus mit großen Heizkörpern läuft womöglich komfortabel mit niedrigerer Wassertemperatur, sodass die Wärmepumpe auch bei Kälte einen besseren COP behält. Ein anderes Haus mit höherem Wärmeverlust und zu kleinen Heizflächen braucht unter Umständen viel heißeres Wasser. Das senkt die Effizienz und lässt das Gerät „kämpfen“, obwohl die Ursache in der Anlagenplanung liegt.

Darum sollte die Fehlersuche im Winter beim Gebäude und beim Heizkreis beginnen und nicht nur beim Außengerät.

Typischer Fehler von Hausbesitzern

Der häufigste Fehler ist, die reale Winterleistung mit den COP-Zahlen aus dem Prospekt zu vergleichen und jede Abweichung für einen Defekt der Wärmepumpe zu halten. Diese Laborwerte werden unter festgelegten Prüfbedingungen gemessen. Ihr Haus braucht womöglich eine andere Vorlauftemperatur, erlebt anderes Wetter und verliert mehr Wärme, als der Prüfaufbau annimmt.

Ein weiterer Fehler ist, das Außengerät zu beschuldigen, bevor Heizkörpergröße, Dämmung, Luftstromabstand und Reglereinstellungen geprüft sind.

HavenPoint-Expertentipp

Wirkt eine Wärmepumpe im Winter ineffizient, stellen Sie eine einfache Frage: Bleibt das Haus bei niedrigerer Vorlauftemperatur warm? Lautet die Antwort nein, ist die erste Lösung oft keine neue Wärmepumpe, sondern eine bessere Dimensionierung der Heizflächen, weniger Wärmeverlust oder eine Reglereinstellung, mit der die Anlage effizienter läuft.

Was eine gute Diagnose abdecken sollte

• Außentemperatur und das Wetter der letzten Tage
• Wie oft die Abtauung stattfindet
• Eingestellte Vorlauftemperatur und ob sie höher ist als nötig
• Eignung von Heizkörpern oder Fußbodenheizung
• Raumkomfort bei normalen Betriebseinstellungen
• Abstand um das Außengerät und Zustand des Verdampfers
• Ob die Zusatzheizung mehr genutzt wird als erwartet

Brauchen Sie eine genauere Diagnose, vergleichen Sie das Verhalten der Anlage über mehrere kalte Tage, statt es an einem einzigen Frostmorgen zu beurteilen. Die Leistung ändert sich mit Feuchte, Wind und Last, daher kann eine Momentaufnahme täuschen.

FAQ

Arbeiten Luftwärmepumpen bei Frost noch?

Ja. Sie können bei Frost weiter arbeiten, aber Effizienz und Leistung sinken meist mit der Außentemperatur. Wie tief die Einsatzgrenze liegt, hängt vom Modell ab.

Warum verlieren Wärmepumpen an Effizienz, wenn es kälter wird?

Weil der Verdichter Wärme aus kälterer Luft in ein wärmeres Heizsystem befördern muss. Je größer der Temperaturunterschied, desto mehr Arbeit muss der Verdichter pro abgegebener Wärmeeinheit leisten.

Was ist ein Abtauzyklus bei einer Wärmepumpe?

Das ist ein kurzer Betriebsmodus, der Reif vom Außenverdampfer entfernt. Er ist bei kaltem, feuchtem Wetter normal, verringert aber vorübergehend die abgegebene Wärme und erhöht den Energieverbrauch.

Wie kann ich die Effizienz der Wärmepumpe im Winter verbessern?

Senken Sie die Vorlauftemperatur, wo es möglich ist, verbessern Sie die Dämmung, nutzen Sie passende Heizflächen, halten Sie das Außengerät frei und sorgen Sie für richtige Dimensionierung und Wartung der Anlage.

Entsprechen EPREL-Effizienzwerte der Leistung im eigenen Haus?

Nein. Sie sind nützliche Vergleichswerte, doch die tatsächliche Leistung hängt von Haus, Klima, Heizflächen und Regelung ab.

Fazit

Die Effizienz einer Luftwärmepumpe sinkt bei Kälte aus normalen thermodynamischen Gründen, und ein gewisser Rückgang ist zu erwarten. Den größten praktischen Einfluss haben Vorlauftemperatur, Größe der Heizflächen, Dämmung, Dimensionierung, Abtauverhalten und Qualität der Installation. Wirkt die Winterleistung schlecht, prüfen Sie zuerst Heizsystem und Gebäude und nicht nur die Wärmepumpe selbst.

Wenn Sie Wärmepumpen für ein kälteres Klima vergleichen oder wissen möchten, ob Ihre Anlage normal arbeitet, wenden Sie sich an HavenPoint. Wir geben praktische Hinweise, die zu Ihrem Haus und Ihrer Heizungsanlage passen.