Saisonale Leistungsfaktor (SPF) bei der Effizienz von Wärmepumpen
Die Arbeitszahl, oft auch als Seasonal Performance Factor (SPF) bezeichnet, beschreibt, wie effizient eine Wärmepumpe im realen Betrieb über einen definierten Zeitraum – üblicherweise ein Jahr – arbeitet. Während COP und SCOP standardisierte Kennzahlen aus dem Labor sind, spiegelt die Arbeitszahl die gemessene Leistung in einem tatsächlich installierten System wider. Für die Forschung im Frühstadium hilft die SPF dabei zu verstehen, wie die Effizienz unter realen Betriebsbedingungen bewertet wird.
Was ist die Arbeitszahl (SPF)?
Die SPF ist das Verhältnis zwischen:
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Der gesamten Nutzwärme, die über einen definierten Zeitraum abgegeben wurde.
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Der gesamten elektrischen Energie, die im selben Zeitraum verbraucht wurde.
Einfach ausgedrückt:
Das Ergebnis zeigt, wie viele Einheiten Wärme pro eingesetzter Einheit Strom im tatsächlichen Betrieb geliefert wurden. Im Gegensatz zur SCOP wird die SPF nicht anhand von Klima-Annahmen berechnet, sondern aus den Zählerdaten des Systems ermittelt.
SPF vs. SCOP vs. COP
Um Verwechslungen zwischen den Effizienzkennzahlen zu vermeiden:
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COP = Effizienz unter einer einzigen Labor-Testbedingung.
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SCOP = Berechnete saisonale Effizienz unter standardisierten Klimabedingungen.
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SPF = Gemessene saisonale Effizienz (Arbeitszahl) im realen Betrieb.
Während die SCOP auf standardisierten Prüfungen nach der Norm EN 14825 basiert, stützt sich die SPF auf Energiemessungen und Systemmonitoring im Feld. Die SPF spiegelt somit die tatsächliche Installationsqualität, das Betriebsverhalten und die Gebäudeeigenschaften wider.
Wie die SPF gemessen wird
Für die Ermittlung der SPF sind erforderlich:
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Ein Wärmemengenzähler zur Messung der abgegebenen thermischen Nutzenergie.
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Ein Stromzähler zur Messung der gesamten elektrischen Aufnahme.
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Eine definierte Systemgrenze.
Die Messgrenzen können variieren. Beispielsweise kann die SPF folgende Faktoren einschließen:
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Stromverbrauch des Kompressors.
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Umwälzpumpen.
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Steuerungssysteme.
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Elektro-Zusatzheizungen (Heizstab), falls vorhanden.
Die gewählte Systemgrenze muss klar definiert sein, um Transparenz und Vergleichbarkeit zu gewährleisten.
Warum die SPF wichtig ist
Die SPF ist von Bedeutung, da sie zeigt, wie effizient das System im echten Leben arbeitet, nicht nur unter Laborbedingungen. Sie erfasst:
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Den Einfluss des Klimas.
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Die Vorlauftemperatur-Einstellungen.
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Das hydraulische Design.
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Die Steuerungsstrategie.
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Das Nutzerverhalten.
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Den Hilfsstromverbrauch.
Dies macht die SPF besonders relevant für die Leistungsüberprüfung, das Energiemonitoring, die Evaluierung von Förderrichtlinien sowie für Langzeit-Betriebskostenanalysen.
Was ist eine gute SPF?
Ohne Kontext gibt es keine universell „gute“ Arbeitszahl. Für moderne Wohnraum-Wärmepumpen in gut geplanten Gebäuden liegen die Werte üblicherweise in folgenden Bereichen:
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Um 3 bis 4 für viele Luft-Wasser-Systeme.
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Oft über 4 für gut optimierte Sole-Wasser-Systeme (Erdwärme).
Die tatsächlichen Ergebnisse hängen von den Klimabedingungen, der Auslegung der Heizflächen (z. B. Fußbodenheizung), der Vorlauftemperatur, der Gebäudedämmung und der Installationsqualität ab. Da die SPF den Realbetrieb abbildet, können die Werte von den veröffentlichten SCOP-Angaben abweichen.
Was beeinflusst die SPF in der Praxis?
Die SPF wird stärker von Systemfaktoren beeinflusst als Laborkennzahlen:
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Vorlauftemperatur: Niedrigere Heizwassertemperaturen verbessern die saisonale Effizienz erheblich.
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Systemdesign: Ein korrekter hydraulischer Abgleich und die richtige Dimensionierung der Heizkörper reduzieren unnötigen Temperaturhub.
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Steuerungsstrategie: Eine witterungsgeführte Regelung und eine stabile Modulation verbessern die Leistung.
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Installationsqualität: Eine fehlerhafte Einstellung kann die reale Effizienz senken, selbst wenn die Wärmepumpe an sich hochwertige Kennwerte aufweist.
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Nutzerverhalten: Änderungen der Sollwerte und individuelle Heizmuster beeinflussen den saisonalen Stromverbrauch.
SPF und Transparenz beim Monitoring
Da die SPF von den Messgrenzen abhängt, ist eine transparente Dokumentation essenziell. Ein klarer Bericht sollte definieren, welche elektrischen Komponenten inkludiert sind, welche thermische Leistung gemessen wurde und wie lange der Messzeitraum war. Ohne definierte Grenzen können SPF-Werte nicht sinnvoll verglichen werden.
Praktische Interpretation
Haben zwei Wärmepumpen ähnliche SCOP-Werte, aber unterschiedliche gemessene SPF-Werte, liegt der Unterschied meist in der Systemintegration, der Installationsqualität oder den spezifischen Betriebsbedingungen vor Ort.
