Gütegrad Wärmepumpe

Der Gütegrad einer Wärmepumpe beschreibt das Verhältnis des real erreichten COP (Coefficient of Performance bzw. Leistungszahl) einer Wärmepumpe zum theoretisch maximal möglichen Carnot-COP. Er zeigt damit, wie nah eine Maschine am thermodynamischen Optimum arbeiten kann und spiegelt die realen Energieverluste im Kreisprozess wider. Der Gütegrad kann mit der folgenden Formel ermittelt werden.

Formel: Gütegrad (Angabe in Prozent) = COP_real / COP_Carnot

Zur Erinnerung: Der Carnot-Kreisprozess ist ein idealer Prozess, der in der Realität nicht abgebildet werden kann. Mit der nachfolgenden Formel lässt sich der reale COP mithilfe des Gütegrads und des Carnot COP ermitteln, welcher anhand der absoluten Temperaturen (Angabe in Kelvin) von Quelltemperatur am Verdampfer (T_V) und Heiztemperatur am Kondensator (T_K) berechnet wird.

Formel: COP_real = T_K / (T_K -T_V ) × Gütegrad

Beispielrechnung (Sole/Wasser-Wärmepumpe, Neubau und Altbau):

Beispiel: Neubau B0/W35

• Verdampfertemperatur: T_V = 273,15 K + 0 °C = 273,15 K
• Kondensatortemperatur: T_K = 273,15 K + 35 °C = 308,15 K
• COP_Carnot = 308,15 K / (308,15 K – 273,15 K) ≈ 8,8
• Angenommener Gütegrad: 50 %
• COP_real = 8,8 × 0,50 ≈ 4,4

Beispiel: Altbau B0/W55

• Verdampfertemperatur: T_V = 273,15 K + 0 °C = 273,15 K
• Kondensatortemperatur: T_K = 273,15 K + 55 °C = 328,15 K
• COP_Carnot = 328,15 K / (328,15 K – 273,15 K) ≈ 6
• Angenommener Gütegrad: 50 %
• COP_real = 6 × 0,50 ≈ 3

Das Beispiel zeigt, warum der reale COP im Altbau mit Heizkörpern (55 °C Vorlauf) mit 3 deutlich niedriger ausfällt als bei einer Fußbodenheizung (35 °C Vorlauf) mit 4,4: Der größere Temperaturhub zwischen Quelle und Vorlauf senkt den Carnot-COP und damit auch den real erreichbaren COP.

Typische Werte für den Gütegrad liegen bei 40 – 65 %: dabei kann man sagen, etwa 40 – 50 % bei einfachen Geräten, 50 – 60 % im Standardbereich und 60 – 65 % bei hervorragenden Geräten. Der Gütegrad ist die aussagekräftigste Kennzahl, mit der sich die Gerätequalität verschiedener Wärmepumpen unabhängig vom jeweiligen Temperaturhub vergleichen lässt.
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