Stromverbrauch der Wärmepumpe: Die Berechnung + 3 nützliche Simulatoren

Gehen wir etwas näher auf den Verbrauch der Wärmepumpe ein

Kurzer Rückblick auf die Wärmepumpe

Allgemeine Funktionsweise einer Wärmepumpe

Die Wärmepumpe ist eine Maschine elektrisch. Sie verwendet elektrische Energie die vom Stromversorger zur Verfügung gestellt wird, um seinen Kühlkreislauf zu betreiben und so Kalorien in die natürliche Umgebung zu "pumpen". Sie basiert auf demselben thermodynamischen Prinzip wie der Kühlschrank und verwendet einen Kompressor, ein Expansionsventil, einen Kondensator und einen Verdampfer.

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Es gibt zwei große Verbraucher von elektrischer Energie in einer CAP:

• Zunächst der Kompressor der Wärmepumpe. Er ist der Motor des Kältekreislaufs, mit dem Sie heizen können. Er braucht Strom, um zu funktionieren.
• Dann der elektrische Zusatzwiderstand. Achten Sie auf Letzteres. Denn viele Wärmepumpen sind damit ausgerüstet, um für extreme Kälte gewappnet zu sein. Denn eine WP nimmt bei kalten Temperaturen weniger Energie auf. Wenn sie nur im Notfall einspringt, ist alles in Ordnung, und sie wird die Rechnung am Ende des Jahres nur leicht erhöhen, je nachdem, wie kalt oder kalt es in Ihrer Region ist.

Dazu gehören auch der Ventilator und andere Elemente wie Ventile oder Pumpen. Ihr Stromverbrauch ist jedoch insgesamt gering.

Die verschiedenen Arten von Wärmepumpen

Es gibt vier Hauptfamilien von Wärmepumpen für die Beheizung von Häusern:

1. Luftwärme- oder Luft/Wasser-Wärmepumpen : Sie entziehen der Außenluft Kalorien, um sie über ein Kühlsystem an das Wassersystem des Hauses "zurückzugeben".
2. Wasser/Wasser-Wärmepumpen : Sie entnehmen die Kalorien aus einer natürlichen Wasserquelle (z. B. einem See) und verteilen diese Energie über Ihr häusliches Wassernetz.
3. Erdwärme- oder Sole/Wasser-Wärmepumpen : Sie nehmen die Kalorien über eine Erdwärmesonde in Ihrem Garten aus der Erde auf (zwischen 50 und 200 m Tiefe oder mehr, je nach benötigter Leistung). Dann gelangt die Wärme nach demselben Prinzip über einen Kondensator, der die Energie austauscht, in Ihr Wassernetz.
4. Luft/Luft-Wärmepumpen : diese Geräte, die man an die Wand hängt. Sie sind für Heizzwecke eher ungeeignet, da sie nicht sehr effizient sind. Sie nehmen mit ihrem Außengerät Energie aus der Außenluft auf und geben sie an die Raumluft ab.

Jede dieser Arten von Wärmepumpen hat eine andere Funktionsweise und einen anderen Wirkungsgrad, was sich zwangsläufig auf den Verbrauch auswirkt. Zum Beispiel haben aqua-thermische Wärmepumpen (Wasser/Wasser) von Natur aus eine sehr gute Leistung, während Luft/Luft-Wärmepumpen für Heizzwecke eher schlecht geeignet sind.

In der Praxis lässt sich dies an einem mehr oder weniger hohen COP für jede Maschine beobachten. Zur Erinnerung: Der COP oder Leistungskoeffizient ist das Verhältnis zwischen der Erzeugung von Heizenergie in kWh und dem Stromverbrauch in kWh. Hier die Reihenfolge der COPs :

• Luft-Wärmepumpe: COP = 2 bis 3 (1 kWh verbrauchte Elektrizität = 2 oder 3 kWh produzierte Energie, um Sie zu heizen)
• Luft-Wasser-Wärmepumpe: COP = 3 bis 4
• Sole-Wasser-Wärmepumpe: COP = 4 bis 5+.
• Wasser-Wasser-Wärmepumpe: COP = 5 bis 7+.

Wenn Sie vorher rein elektrisch geheizt haben, können Sie Ihre alte Rechnung grob durch den COP-Wert teilen, um eine Schätzung Ihres neuen Verbrauchs mit einer WP zu erhalten.

Der Stromverbrauch spielt eine wichtige Rolle in der Berechnung des Endpreises einer Wärmepumpe in der Schweizoder in Frankreich. Sie stellt Kosten dar, die sich auf die Dauer des Rendite auf die Investition.

Um zu wissen wie viel die GAP verbrauchen wirdkann man mehrere Näherungsmethoden die gleichwertig sind.

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Verbrauch Wärmepumpe aus aufgenommener Leistung

Das Prinzip ist einfach : Die Wärmepumpe hat z. B. eine Leistungsaufnahme von 2,2 kW wie bei der Yutaki Combi S 11kW.

Es ist bekannt, dass eine Wärmepumpe im Durchschnitt :

2300 Stunden in über 800 m Höhe, um allein für Wärme zu sorgen.

2500 Stunden in über 800 m Höhe, um die Heizung und das Warmwasser zu gewährleisten.

2000 Stunden in weniger als 800 m Höhe, um allein für die Heizung zu sorgen. 

Und schließlich 2300 Stunden ebenfalls in weniger als 800 m Höhe, um die Heizung und das Warmwasser zu gewährleisten.

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Wir müssen also nur die Leistungsaufnahme in kW mit der Anzahl der durchschnittlichen Betriebsstunden in Stunden multiplizieren.

Wenn wir in einer Höhe von weniger als 800 m über dem Meeresspiegel leben und die Wärmepumpe sowohl für die Heizung als auch für das Warmwasser zuständig ist, dann: 2,2 kW x 2300 Stunden = 5060 KWh (Kilowattstunden) ist der Stromverbrauch unserer Wärmepumpe. Dieses Beispiel gilt für Fußbodenheizungen, da wir die Leistungsaufnahme bei 35°C Wassertemperatur wie oben beschrieben berücksichtigt haben.

Angenommen, der Preis pro kWh beträgt 16cts €: Ihre Rechnung wird sich auf etwa 810 € pro Jahr belaufen, das sind 68 € pro Monat.

Diese Kosten können mit dem bisherigen Konsum verglichen werden. Dies sollte jedoch nicht das einzige Kriterium sein Entscheidungskriterium.

Rechnen Sie es mit diesem Wärmepumpen-Stromverbrauchsrechner aus, um eine Schätzung Ihres zukünftigen Stromverbrauchs zu erhalten.

Der Verbrauch einer Wärmepumpe unter Verwendung des COP

Bei dieser Näherungsmethode geht es darum den Verbrauch der vergangenen Jahre berechnen mit Ihrer alten Heizung. Wir befinden uns im Fall einer energetischen Sanierung.

Für das Beispiel stellen wir uns einen früheren Gasverbrauch von 2000m3 Gas pro Jahr für Heizung und Warmwasser vor. Diese 2000m3 Gas entsprechen in Wirklichkeit 22.000kWh Strom, da der Heizwert von Gas bei etwa 11 liegt. Es handelt sich also um den intrinsischen Bedarf an Heizung und Warmwasser für das fragliche Gebäude.

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Nun geben die Hersteller auf ihren Datenblättern Werte für den Leistungskoeffizienten (COP) an. Nehmen wir an, wir haben einen COP von 3,5

Das bedeutet, dass die WP 3,5-mal mehr erneuerbare Energie (Luft, Wasser oder Boden) bezieht, als sie aus dem Stromnetz bezieht.

Wenn man also diese 22'000kWh durch diese 3.5 teilt, erhält man den ungefähren Endverbrauch der WP: in diesem Fall also 6285kWh.

Das würde bei einem kWh-Kostenpunkt von 16 ct € eine Rechnung von etwa 1000 € pro Jahr ergeben, also 84 € pro Jahr.

Durchschnittswerte für den Verbrauch und konkrete Beispiele

Man geht davon aus, dass der durchschnittliche Heizbedarf je nach Klima zwischen 35 und 50 Watt pro m3 schwankt, wenn die Isolierung stimmt. Ein Haus mit 120 m2 hätte also einen Heizleistungsbedarf, der zwischen 4200 W und 6000 W schwankt. In den Beispielen wird davon ausgegangen, dass das Haus über den Fußboden beheizt wird (35°C Wassertemperatur).

So sind 2 Beispiele für geeignete CAPs :

• der Hitachi Yutaki Combi S 2.0 - 6kW
• Der Atlantic Fujitsu Alféa Extensa Duo A.I. 6 R32 5.5kW

Wohnen	Gerät	COP A7/W35	Absorbiert A7/W35	Verbrauch* kWh/Jahr	Rechnung** € / Jahr
Haus 120m2	Yutaki Kombi S 2.0 R32	5.25	0.82kW	1886kWh / Jahr	301€ / Jahr
Haus 120m2	Alféa Extensa Duo AI 6 R32	4.65	1.18kW	2714kWh / Jahr	434€ / Jahr
Haus 200m2	Alféa Extensa Duo AI 10 R32	4.5	2.11kW	4853kWh / Jahr	776€ / Jahr

*Betrieb der WP für 2300 Stunden, in den 8 Monaten der Heizperiode

**16 cts € / kWh

In der Realität je nach individueller Situation zu überprüfen

Variablen, die den Stromverbrauch der WP beeinflussen

• Die erste Variable, die den jährlichen Verbrauch beeinflusst, ist natürlich das Klima des aktuellen Jahres. Wenn der Winter hart ist und die Saison lange dauert, wird die Wärmepumpe etwas länger laufen. Anstatt der durchschnittlichen 2300 Stunden zum Beispiel, werden wir dann in einem Jahr sein, in dem sie 2700 Stunden läuft. Diese Variation von 20% wird sich direkt auf die Stromrechnung auswirken.
• Zweitens ist eine der Einflussgrößen die Wasseraustrittstemperatur der WP. Wenn Sie eine Heizung haben, wird sie wahrscheinlich höchstens 35 °C betragen. Das ist ideal für die meisten Wärmepumpen. Wenn Sie jedoch Heizkörper haben, muss die Wassertemperatur am Ausgang höher sein, da die Oberfläche der Heizkörper kleiner ist. Die Maschine wird also mit einer anderen Drehzahl laufen, um diese höheren Temperaturen zu erzeugen, und der COP wird niedriger sein. Statt 3,5 sind es dann zum Beispiel 2,8. (Weniger COP = mehr Verbrauch) Diese Variation von 20% wird von Ihnen direkt bei Ihrem Stromversorger bezahlt. 
• Die intelligentes Design Die Frage, ob die Installation gut oder schlecht ist, wirkt sich auch auf den Verbrauch der Wärmepumpe aus. Wenn einer der Planer beispielsweise beschließt, einen zu großen Pufferspeicher einzubauen, dann würde die Wärmepumpe vielleicht ständig laufen und versuchen, diesen riesigen Speicher aufzuheizen - und das alles umsonst. Dies ist sicherlich ein Grund dafür, dass es Zertifikate oder andere Labels für Wärmepumpen gibt, um sicherzustellen, dass die Konstruktion gut ist. In Frankreich wenden Sie sich an Profis mit RGE- oder QualiPAC-Zertifizierung. In der Schweiz ist es die Zertifizierung GSP oder PAC Système Module.
• Schließlich kann man über die elektrische WiderständeWenn sie nicht nur als Notstromquelle dienen, können sie aufgrund einer schlechten Verkabelung oder eines Installateurs, der die örtlichen Normen nicht kennt, ohne Ihr Wissen eingeschaltet werden. Dies kann dazu führen, dass Ihre Stromkosten in eine geostationäre Umlaufbahn geraten.

Der Verbrauch einer Wärmepumpe je nach Typ

Vielleicht fragen Sie sich, welche Art von Wärmepumpe Sie wählen sollen, damit Sie richtig heizen können, ohne zu viel Energie zu verbrauchen. Je nachdem, aus welcher Quelle Sie die Energie beziehen, ist der Wirkungsgrad nämlich unterschiedlich und damit auch der Verbrauch.

Verbrauch einer Luftwärmepumpe

Luft ist ein Medium mit einer geringeren Wärmekapazität im Vergleich zu Wasser, daher sind die COPs von Luftwärmepumpen immer niedriger als die anderer WP-Modelle. Es ist besser, nicht mit einer Luftwärmepumpe zu heizen, es sei denn, es lohnt sich aus finanziellen Gründen nicht, eine Luft-Wasser-Wärmepumpe zu installieren und Sie brauchen nicht oft im Jahr zu heizen.

Verbrauch einer Luft-Wasser-Wärmepumpe in kwh

Mit der/den oben beschriebenen Methode(n) können Sie Ihren Verbrauch in kWh auf einfache Weise ermitteln. Verwenden Sie die Leistungsaufnahme, das ist am einfachsten. Luft-Wasser-Wärmepumpen werden bevorzugt, da es einfacher ist, die Wärme auf das Wasser im Wassernetz zu übertragen, da Wasser eine viermal höhere Wärmekapazität als Luft hat. Die COPs sind also viel besser und der Verbrauch sinkt. Allerdings muss man im Winter immer noch Wärme aus kalter Luft ziehen, was nicht optimal ist. Um den Verbrauch zu senken, ist es ideal, eine Quelle mit konstanter oder wenig schwankender Temperatur zu haben.

Verbrauch einer Luft-Wasser-Wärmepumpe für ein 100m2 großes Haus

Nehmen wir das in Frankreich übliche Beispiel eines Hauses mit einer Fläche von etwa 100 m2. Der Verbrauch hängt vom installierten Modell ab. Nehmen wir den Standardfall einer Wärmepumpe mit einer Leistung von 7kW und einem durchschnittlichen COP von 3,5, die 2300 Stunden im Jahr läuft. 7 / 3,5 = 2kW, die aus dem Stromnetz aufgenommen werden, und das während 2300 Stunden, d. h. 4600kWh pro Jahr Verbrauch, was bei einem kWh-Preis von 0,174 € 800 € ergibt, also 66 € pro Monat und 2,2 € pro Tag.

Verbrauch einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Ideal ist die Situation bei Wärmepumpen, die ihre Wärme aus Wasser beziehen. Diese Quellen haben nämlich eine viel stabilere Temperatur über das ganze Jahr hinweg (See oder Fluss oder Erdwärmesonde mit Glykol). Um Ihren Verbrauch so gering wie möglich zu halten, ist dies die beste Lösung, aber sie kostet auch viel mehr. Die COPs können bis zu 5 oder 6 betragen, sodass Sie sechsmal mehr Energie erzeugen können, als Sie an Strom verbrauchen.

Verbrauch einer Pool-Wärmepumpe

Einen Swimmingpool zu beheizen ist ein Luxus, der weit entfernt von jeglichen ökologischen Überlegungen ist. Sie müssen eine große Menge Wasser mehrere Tage lang aufheizen, um Ihre 28 Grad Wassertemperatur zu erreichen. Und Sie müssen es warten, da das Wasser täglich zwischen 1 und 3 °C verliert. Das kostet Sie etwa 500 € pro Jahr für einen Standardpool.

Hier ist ein Simulator für den Stromverbrauch eines Swimmingpools : http://www.jcg2.fr/piscine_bilan.php

Simulator Stromverbrauch Wärmepumpe: 3 Tools

• Die deutscher Hersteller von Wärmepumpen Watterkotte, 2020 von NIBE aufgekauft, hat einen schönen Wärmepumpen-Stromverbrauchssimulator für Frankreich : http://www.waterkotte.fr/calculez-votre-consommation/
• Hier ist ein weiterer Simulator für den Verbrauch von Luft-Wasser-Wärmepumpen oder anderen Geräten im Handwerkermodus: http://nourtier.net/JoceWanadoo/Bricolage/PAC/calcul_PAC.htm
• Und schließlich ein einfach zu bedienender Rechner, um eine Schätzung Ihres Stromverbrauchs zu finden. https://calculette.proxiserve.fr/calculette-economies-energie-PAC

Der Anteil des Konsums, über den nicht gesprochen wird: weiterführend.

Der Gaskessel verwendet Gas, das aus natürlichen Vorkommen gewonnen und dann nach Europa transportiert wird.

Die Wärmepumpe nutzt Strom aus einer Produktionsquelle. Diese Produktionsquelle hat jedoch auch ihren eigenen Wirkungsgrad. Dies kann ein Ölkraftwerk, ein Wasserkraftwerk oder ein Kernkraftwerk sein.

Die Gesamtrendite der Stromerzeugung liegt bei etwa 40%. Selbst wenn erreichen einige Siemens-Turbinen wie die SGT-8000H heute Rekordwirkungsgrade von über 60%. 

Wenn man also sagt, dass ein COP von 3,5 bedeutet, dass 1kWh aus dem Netz aufgenommene Energie für 3,5kWh erzeugte Heizenergie steht, ist das nicht korrekt. 

Um diese 1kWh zu erzeugen, benötigen wir ein Kraftwerk mit einem Wirkungsgrad von 40%. Diese 1kWh kostet tatsächlich 1/0,4 oder 2,5kWh, also 2,5 mal mehr.

Vergleichen wir eine WP und einen Gaskessel, um den absoluten Unterschied zu sehen.

Nehmen wir eine Wärmepumpe mit einer durchschnittlichen Leistungszahl von 3,5 und einen Gaskessel mit einem Jahreswirkungsgrad von 97%.

Bei maximaler Belastung kann eine WP mit einer Leistung von 10kW hat nicht einen COP von 3,5, sondern eher von 2,3 also wird sie 10kW/2.3 = 4.34kW Strom aus dem Netz verbrauchen.

Um diese 4,34 kW zu erzeugen, benötigten wir 2,5-mal so viel Energie: oder 10.85kW Primärenergie.

Die Gaskessel mit der gleichen Leistung 10kW, mit seinem Wirkungsgrad von 95%würde 10/0.95 verbrauchen, d. h. 10.52kW.

Man sieht in diesem konkreten Fall und mit den Annäherungswerten der COP-Werte (abhängig vom Hersteller), dass der Gaskessel absolut gesehen etwas weniger verbraucht als die WP.

Die Wärmepumpe hingegen nutzt zum Teil Luft, die erneuerbar ist. 

Angenommen, der Strom für die WP wird in einem Kraftwerk mit Gasturbine erzeugt, dann wird am Ende fast genauso viel Gas auf der Seite der WP verbrannt, um den Strom zu erzeugen, wie auf der Seite des Gaskessels, der als Brennstoff für den Kessel fungiert.

Es ist nur eine Frage der Verschiebung des Bezugsrahmens: Beim Heizkessel geschieht alles vor Ort, während bei der WP ein Teil der Energieumwandlung extern stattfindet und nicht wirklich angesprochen wird.

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