Die Formel für den Stromverbrauch
Um den Stromverbrauch einer Wärmepumpe zu berechnen, benötigen wir drei Schlüsselinformationen: die Heizleistung der Wärmepumpe, die Jahresarbeitszahl (JAZ) und die Anzahl der Heizstunden pro Jahr. Dadurch ergibt sich die Effizienz einer Wärmepumpe. Die Formel lautet wie folgt:
Heizleistung ÷ JAZ · Heizstunden = Stromverbrauch pro Jahr in kWh
Die Heizleistung ist der Wert, den eine Heizung erreichen muss, um auch am kältesten Tag im Jahr Wohnräume auf min. 20 Grad zu heizen. Sie hängt von der Raumgröße und dem Wärmebedarf der Wärmepumpe pro Quadratmeter ab, der sich nach dem Baujahr des Gebäudes richtet.
| Baujahr |
18° C Raumtemperatur |
20 °C Raumtemperatur |
24 °C Raumtemperatur |
| Bis 1982 |
115 W/m2 |
120 W/m2 |
140 W/m2 |
| 1983-1994 |
90 W/m2 |
100 W/m2 |
115 W/m2 |
| Ab 1995 |
75 W/m2 |
80 W/m2 |
95 W/m2 |
| Neubau |
|
60 W/m2 |
|
Als Beispiel haben wir eine Raumgröße von 60 m² und eine Heizleistung von 100 W/m² angenommen, was eine Gesamtheizleistung von 6000 W und 6 kW ergibt
Die Jahresarbeitszahl (JAZ)
Die JAZ beschreibt die Effizienz einer Wärmepumpe. Sie setzt die eingesetzte Energie (Strom) im Verhältnis zur erzeugten Energie (Heizwärme). Wärmepumpen gelten ab einer JAZ von 3 als effizient. Bei Luft Wärmepumpen liegt der Wert zwischen 2,5 und 3, bei Erdwärmepumpen zwischen 3,5 und 4 und bei Wasser-Wasser-Wärmepumpen zwischen 4,5 und 5. Für unser Beispiel haben wir eine JAZ von 3 angenommen. Die Formel für die Berechnung der Jahresarbeitszahl lautet:
JAZ = Qab ÷ Qzu
Qab steht für die erzeugte thermische Energie, während Quz die elektrische Energie angibt.
Beispiel: kann eine Luftwärmepumpe 3 kWh Wärme erzeugen und benötigt dafür 1 kWh Strom, dann hat sie eine JAZ von 3.
Die Anzahl der Heizstunden hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie dem Standort, dem Wärmedämmstandard des Gebäudes und dem persönlichen Wohlbefinden. In Deutschland liegen die Mittelwerte für Norddeutschland bei ca. 2200 Stunden und im Süden bei ca. 1800 Heizstunden. Um die Kosten für die Wärmepumpe berechnen zu können, haben wir einen Durchschnittswert von 2000 Stunden angesetzt.
Bleiben wir bei dem Beispiel mit 6 kW Heizleistung und einer JAZ von 3.
6 ÷ 3 · 2000 ist = 4000 kWh jährlicher Stromverbrauch
Strompreis 0,40 Cent/ kWh und ein Grundpreis von 150 € im Jahr.
4000 · 0,40 +150 = 1.750 € Stromkosten pro Jahr
Heizgrenze: 15 °C in Deutschland
Die Heizgrenze beschreibt eine Außentemperatur. Ist diese erreicht, beginnt die Heizung zu heizen. Sie wird normalerweise in Grad Celsius ausgedrückt. Die genaue Temperatur kann je nach Gebäude und Nutzung variieren. In der Praxis wird oft eine Standard-Heizgrenze von etwa 15 Grad Celsius verwendet, aber dies kann je nach lokalen Klimabedingungen, der Isolierung des Gebäudes und den Gewohnheiten der Bewohner variieren. Die Heizgrenze ist ein nützlicher Begriff in der Energieberatung und Gebäudeenergetik, da sie hilft, zu bestimmen, wann und wie oft ein Gebäude beheizt werden muss. Sie ist auch wichtig für die Berechnung der Heizlast und der Heizkosten eines Gebäudes. Die tatsächliche Heizgrenze für ein bestimmtes Gebäude hängt von vielen Faktoren ab. Einschließlich der Qualität der Gebäudehülle (Wände, Fenster, Dach, Boden), der Luftdichtigkeit, der Menge und Art der vorhandenen Wärmequellen (Körperwärme von Menschen und Wärme von elektrischen Geräten) und der gewünschten Innentemperatur. In der Praxis bedeutet eine niedrigere Heizgrenze, dass das Heizsystem des Gebäudes weniger oft in Betrieb sein muss, was zu niedrigeren Heizkosten führt. Eine höhere Heizgrenze bedeutet, dass das Heizsystem oder die Wärmepumpen deutlich öfter in Betrieb sein muss, was zu höheren Heizkosten führt.
Heizgradtage (Heizgradstunden)
Heizgradtage (Heizgradstunden) sind ein wichtiger Faktor zur Bestimmung des Energieverbrauchs. Sie werden nicht einfach als die Anzahl der Heiztage oder -stunden gezählt, sondern enthalten eine Gewichtung auf Basis der Außentemperatur. Das Grundprinzip der Heizgradtage besteht darin, dass für jede vorkommende Außentemperatur unter der Heizgrenze – in Deutschland liegt diese bei 15 °C – die Differenz zwischen dieser Heizgrenztemperatur und der Außentemperatur ermittelt wird. Diese Differenz wird dann mit der jeweiligen Anzahl der Tage multipliziert, an denen diese spezifische Außentemperatur aufgetreten ist. Die resultierenden Werte für alle Tage werden dann aufsummiert.
Ein Beispiel zur Veranschaulichung: Wenn die Außentemperatur an 30 Tagen bei 5 °C lag, wäre das 10 °C unter der Heizgrenze von 15 °C. Die Heizgradtage für diesen Zeitraum würden dann berechnet als 30 Tage multipliziert mit 10 °C, was 300 ergibt.
Berechnung der Gradtagzahl
Zur Berechnung der Gradtagzahl wird die Differenz zwischen Raum- und Außentemperatur verwendet. Die Gradtagzahl dient dazu, den Heizenergiebedarf eines Gebäudes über einen bestimmten Zeitraum zu quantifizieren und somit zu ermöglichen, den Energiebedarf verschiedener Gebäude oder verschiedener Zeiträume miteinander zu vergleichen.
In Bezug auf die Stromverbrauchsschätzung von verschiedenen Arten von Wärmepumpen unter der Annahme von 2000 Heizstunden und durchschnittlichen Jahresarbeitszahlen (JAZ) ergeben sich folgende Werte:
| Heizleistung |
Erdwärmepumpe
JAZ 3,4 |
Luftwärmepumpe
JAZ 2,8 |
Wasser-Wasser Wärmepumpe JAZ 3,8 |
| 5 kW |
2900 kWh |
3600 kWh |
2600 kWh |
| 7,5 kW |
4400 kWh |
5400 kWh |
3900 kWh |
| 10 kW |
5900 kWh |
7100 kWh |
5300 kWh |
| 12,5 kW |
7400 kWh |
8900 kWh |
6600 kWh |
| 15 kW |
8800 kWh |
10.700 kWh |
7900 kWh |
Diese Werte sind Schätzungen und können je nach den spezifischen Bedingungen des jeweiligen Gebäudes und Standorts variieren. Wichtig: bei gleicher Heizleistung kann der Stromverbrauch zwischen den verschiedenen Arten von Wärmepumpen erheblich variieren. Und dies sollte bei der Entscheidung für eine bestimmte Wärmepumpentechnologie berücksichtigt werden. Achten Sie gezielt auf den Wärmepumpen-Typ.
Wärmebedarf nach Zustand und Alter des Gebäudes:
| Baujahr |
20 °C Raumtemperatur |
Anzahl der Heizstunden |
Wärmebedarf kWh/m²/a |
| Bis 1982 |
120 W/m2 |
2000/a |
200-300 kWh/a/m2 |
| 1983-1994 |
100 W/m2 |
2000/a |
125-200 kWh/a/m2 |
| Ab 1995 |
80 W/m2 |
2000/a |
90-125 kWh/a/m2 |
| Neubau |
60 W/m2 |
2000/a |
25-90 kWh/a/m2 |
| Effizienzhaus |
30 W/m2 |
2000/a |
ca.60 kWh/a/m2 |
Der durchschnittliche Energieverbrauch eines Vierpersonenhaushaltes für Warmwasser und Heizkosten liegt bei ca. 30.000 kWh pro Jahr.
