Bei Wärmepumpen im Stand-by gibt’s Optimierungspotenzial

Wärmepumpen produzieren bei Bedarf Wärme, meist zum Heizen und für die Wassererwärmung. Dazwischen befinden sie sich im Stand-by-Modus und zwar während ganzen 40 bis 75% des Jahres. Im Bereitschaftsmodus verbrauchen Wärmepumpen auch Energie. Der aktuelle Jahresbericht zu den Feldmessungen zeigt: Beim Stand-by-Verbrauch lässt sich noch viel optimieren.

Gute Anlagen haben einen Standby Verlust zwischen 10 – 25 Watt. Manche Geräte benötigen aber bis zu 70 Watt. Innerhalb der Feldmessungen lagen die Standby-Verluste je nach Objekt zwischen 0.5% und 10% des gesamten elektrischen Jahresbedarfs. Auffallend ist, dass bei den leistungsgeregelten Wärmepumpen die Standby-Verluste stark variieren. Bei rund der Hälfte der untersuchten Anlagen lag der Standby-Verlust unter 25 W. Das ist vergleichbar mit den Werten von on/off-Wärmepumpen.

Der aktuelle Jahresbericht Feldmessungen enthält weiter neue Auswertungen beispielsweise zur unterschiedlichen Energieeffizienz von on/off-Geräten und leistungsvariablen Wärmepumpen.

Leistungsgeregelte Wärmepumpen heizen dann und so viel, wie es nötig ist. Dadurch kann die Wärmepumpe effizienter arbeiten und sich optimal an unterschiedliche Aussentemperaturen anpassen. Die Begriffe Inverter, Drehzahl regulierte oder leistungsvariable Wärmepumpe werden in der Umgangssprache als Synonyme für das gleiche System verwendet.

Die Messungen weisen nach, dass richtig dimensionierte und gut eingestellte, leistungsvariable Wärmepumpen effizienter sind als on/off-Geräte. Dies vor allem bei einem tiefen Temperatur-Hub. Der Temperatur-Hub hat bei allen Produkten einen grossen Einfluss auf die Energieeffizienz der Wärmepumpen-Anlage. Er zeigt die Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle (z.B. die Temperatur der Aussenluft, der Erdwärmesonde oder des Grundwassers) und der Temperatur des Wassers im Heizungssystems. Bei Radiatoren ist diese Temperatur höher als bei Fussbodenheizungen.

Leistungsvariable Wärmepumpen können ihre Heizleistung an den Wärmebedarf eines Gebäudes anpassen. Dadurch kann die Wärmepumpe effizienter arbeiten und sich optimal an unterschiedliche Aussentemperaturen anpassen.
On-Off-Wärmepumpen laufen mit starrer Drehzahl und beziehen ihre Anschlussleistung schubweise. Daher pendeln sie im Betrieb beständig zwischen Höchstleistung und Ausschaltung. Leistungsvariable Wärmepumpen sind meist effizienter.

Die Messungen zeigen zudem eindrücklich, dass gut eingestellte leistungsvariable Wärmepumpen sehr wenige Einschaltungen und lange mittlere Betriebslaufzeiten haben können. Dies erhöht die Effizienz und verlängert die Lebenszeit. Die Auswertungen zeigen aber auch, dass dieser Vorteil nicht immer ausgeschöpft werden kann. Dies, weil entweder ein zu grosses Gerät eingebaut wurde oder die Einstellungen bei der Inbetriebnahme nicht auf das Gebäude angepasst wurden.

Ebenfalls ermittelt wurde der Wärmenutzungsgrad (WNG). Er beschreibt, wie gross die Gesamteffizienz der Wärmepumpen-Heizung ist. Dieser Wert schliesst auch alle allfälligen Elektroheizeinsätze ein, welche bei einer guten Anlage möglichst nicht in Betrieb sein sollten. Über die Heizperiode 2021/2022 betrachtet, lag der Wärmenutzungsgrad für Heizen und die Trinkwassererwärmung bei Luft/Wasser-Wärmepumpen zwischen 2.4 und 4.1 mit einem Durchschnitt von 3.1. Bei den Erdwärmesonden lag der WNG zwischen 3 und 5.2 mit einem Durchschnitt bei 4.23. Das bedeutet, dass die beste der ausgemessenen Wärmepumpen-Heizung aus 1 kWh Strom gut 5 kWh Wärme geliefert hat. 4 kWh davon sind geothermische Wärme aus dem Untergrund.

Das BFE führt seit über 20 Jahren regelmässig Feldmessungen bei Wärmepumpen-Anlagen durch. Diese unterstützen statistische Hochrechnungen zum Strombedarf und sind eine Grundlage, damit Projekte zur Effizienzförderung gut ausgerichtet werden. Die neuste Serie Feldmessungen hat 2015 gestartet und dauert bis 2024. Per Ende August 2022 befinden sich insgesamt 24 Anlagen und eine Trinkwasserwärmepumpe (Wärmepumpen-Boiler) in der Feldmessung. Die 24 Anlagen umfassen 13 Luft/Wasser-Wärmepumpen, davon neun drehzahlgeregelte Modelle, sowie zwölf Sole/Wasser-Wärmepumpen mit sieben drehzahlgeregelten Modellen.

Die detaillierten Ausmessungen erlauben es, gewisse Kriterien der Wärmepumpen-Anlagen unabhängig vom Gebäude, der Quellen- und der Abgabetemperatur zu bewerten. Leistungsvariable Wärmepumpen können effizienter betrieben werden als on/off-Geräte, insbesondere bei Fussbodenheizungen. Ein weiteres Effizienzpotenzial gibt es bei all jenen Wärmepumpen, welche hohe Stand-By-Verluste aufweisen. Bezüglich Effizienz im Stand-By-Betrieb, könnten sich einige Gerätehersteller an ihren Mitbewerbern orientieren und ihre Produkte verbessern.

Die Messung der an unterschiedlichen Standorten und in verschiedenen Gebäuden installierten Wärmepumpen-Anlagen wurden von der Fachhochschule Ost im Auftrag von EnergieSchweiz durchgeführt. Das Wärmepumpen-Testzentrum Buchs führt zudem verschiedene Geräte-Messungen durch und publiziert diese Prüfresultate auf dieser Internetseite.

Rita Kobler, Fachspezialistin erneuerbare Energien, Bundesamt für Energie BFE
Bild: e-Therm