Wärmepumpenplanung: Wie viel darf die JAZ-Optimierung kosten?

Eine hohe Jahresarbeitszahl im Wärmepumpenbetrieb ist aus vielen Gründen erstrebenswert, insbesondere für die Betriebskosten: Die geringere Belastung des Stromsystems hat einen dämpfenden Einfluss auf die Stromtarife, der Stromverbrauch sinkt, der Netzbezugsanteil bei einer Eigenstromversorgung sinkt und der zu bezahlende Energieverbrauch für einen Abtauvorgang verringert sich. Bei größeren Wärmepumpen sind zudem die geringere Anschlussleistung und ein geringerer Leistungsbezug relevant.

Eine höhere Energieeffizienz (eine hohe Jahresarbeitszahl, JAZ) kann man aber nur bis zu einem gewissen Grad „kaufen“, beispielsweise durch eine für hohe Jahresarbeitszahlen optimierte Wärmepumpe und die energieeffiziente Quellenerschließung und -kombination und gegebenenfalls die aktive Regeneration der Wärmequelle. Eine höhere Energieeffizienz muss man sich aber insbesondere verdienen, u. a. durch eine sorgfältige und vorausschauende (knappe) Dimensionierung, eine robuste Hydraulik, die Sicherstellung langer Laufzyklen, eine Optimierung der Wärmeübergabe, eine korrekte Einstellung der Regelung und ein kontinuierliches Monitoring.

Die meisten Optionen zur Optimierung sind mit einem bestimmten Aufwand verbunden. Und es gibt auch Fälle, wo die JAZ-Optimierung Folgekosten verursachen kann, beispielsweise muss eine geothermische Wärmequelle größer dimensioniert werden, wenn im Kältekreislauf der Wärmepumpe die Effizienz erhöht wird. „JAZ-Optimierung“ ist kein auf die Verbesserung einer bestehenden Wärmepumpe fokussierter Vorgang. Die wesentlich größere Relevanz ergibt sich im Planungsprozess bei der Überprüfung des vorhandenen Konzepts auf Möglichkeiten, ob sich die Gesamtkosten verringern lassen. 

JAZ-Optimierung: Eine Frage des Ausgangspunkts

• Es stellen sich somit zwei ähnliche Fragen: Wie teuer darf die Optimierung für eine vorgegebene Verbesserung der Jahresarbeitszahl sein, damit sich die Maßnahme rechnet?
• Beziehungsweise: Wie stark muss sich die Jahresarbeitszahl bei vorgegebenen Kosten mindestens erhöhen, damit sich die Maßnahme rechnet?

Ein Blick auf die Formel zur Berechnung der Energiekosten KE zeigt: Die beiden Fragen lassen sich nicht pauschal beantworten, denn die Energiekosten berechnen sich über eine gebrochen-rationale Funktion (Hyperbel f(x) = 1/x). Das bedeutet, dass das Ergebnis vom Ausgangspunkt x bzw. der JAZ abhängt. Anders ausgedrückt und in Grafik 1 zu erkennen: Es macht einen Unterschied, ob eine JAZ von 2,4 auf 2,7 oder von 3,0 auf 3,3 oder jeweils um einen bestimmten Faktor erhöht werden soll.