Richtige Größe, richtig sparen – Wärmepumpen-Leistung berechnen

Wie ein Kleidungsstück zum Körper sollte eine Wärmepumpe exakt zum Wärmebedarf des Hauses passen (also zu dem, was Dein Haus insgesamt an Wärme braucht). Ihre maximale Heizleistung wird in Kilowatt – kurz kW – angegeben. Das ist die Leistung, die sie benötigt, um dein Haus an den kältesten Tagen auf die gewünschte Innentemperatur zu bringen – und zu halten. 

Gängige Werte sind etwa 8 kW für eine Wohnung, 9-12 kW für ein normales Einfamilienhaus, 14 kW für ein großes Einfamilienhaus und 50+ kW für ein Mehrfamilienhaus. Es kann auch immer viel mehr oder viel weniger sein. Aus wie viel Strom diese Leistung entsteht, hängt ganz wesentlich von der Jahresarbeitszahl (JAZ) deiner Wärmepumpe ab. Die ist bei guten Luft-Wasser-Wärmepumpen aber relativ ähnlich.

Wäre dein Haus ein geschlossenes, hundertprozentig isoliertes System, bräuchtest du es nur einmal aufheizen. Im Gegensatz zu uns kann Wärme aber nicht nur durch Türen und Fenster, sondern auch durch Wände gehen. Und das, was verlorengeht, muss deine Wärmepumpe permanent nachliefern. Wir nennen es die Heizlast. Schlau und kurz als Formel ausgedrückt:

HEIZLAST = Aufheizleistung + (Transmissionswärmeverlust + Lüftungswärmeverlust) - Wärmequellen

Die vier Größen der Formel klingen kompliziert, lassen sich aber gut begreifen. Hier ein Überblick:

• Aufheizleistung bezeichnet das, was die Wärmepumpe zum einmaligen Aufheizen des Hauses leisten muss – von der tiefsten Außentemperatur bis zur gewünschten Innentemperatur. Ohne Energieverluste. 

  • Wie viel Heizleistung aufgebracht werden muss, korreliert direkt mit deiner Wohnfläche: viel Raum, viel Wärmebedarf – und umgekehrt. Außerdem schlagen hier Standortfaktoren (Klima) und Heizgewohnheiten (Raumtemperatur) zu Buche. 

  • Wie effizient das abläuft, hängt von der Dimensionierung deiner HEIZKÖRPER ab (je größer, desto besser, z. B. Fußbodenheizung). Flächenheizungen benötigen geringere Vorlauftemperaturen – und damit auch eine geringere Aufheizleistung.

• Der Transmissionswärmeverlust bezeichnet alles, was durch Wände, Decken, Böden, durch geschlossene Fenster und Türen nach außen abfließt. Hier spielt die Dämmung eine große Rolle; je größer ihre Wirkung, desto geringer die Verluste. 

• Lüftungswärmeverlust entsteht immer dann, wenn du die Fenster öffnest. Unvermeidbar, denn ohne Sauerstoff macht Wohnen wenig Spaß.

• Passive Wärmequellen unterstützen deine Heizung beim Temperieren der Räume. Dazu gehört Sonneneinstrahlung, Abwärme von Geräten wie Kühlschränken, aber auch die wortwörtliche menschliche Wärme. Insgesamt machen diese Quellen etwa 15 Prozent aus.

Dass eine Heizung meist auch WARMWASSER erzeugt, wird gern unterschlagen. Wollen wir nicht vergessen – und erweitern die Formel von oben. Dann hast du alles für die Heizleistung, die deine Wärmepumpe wirklich benötigt:

Für die Warmwassererzeugung wird üblicherweise mit + 0,25 kW pro Person gerechnet.

Alle diese Einflüsse sind je nach Haus und Ort unterschiedlich. Und was passiert, wenn man sie ignoriert?

Wenn du deine individuellen Gegebenheiten nicht beachtest, können die vielen Vorteile einer Wärmepumpe schnell verlorengehen. Bei falscher Auslegung – egal, ob die Leistung zu gering oder zu hoch ist – drohen nicht nur hohe Stromrechnungen, sondern auch zusätzliche Kosten für Reparatur oder Geräteersatz. 

Denn Wärmepumpen sind mechanische Geräte, die in einem gewissen Bereich am besten funktionieren. Idealerweise laufen sie zwei- bis dreimal pro Stunde, jeweils weniger als 20 Minuten. Man nennt das Taktung. Je geringer, desto besser. Dank moderner Inverter-Technologie können Wärmepumpen ihre Leistung bei jedem Takt anpassen, aber nur in einem gewissen Rahmen.

Vergleichen wir es mal mit einem Marathon-Lauf: Um die 42 Kilometer in Bestzeit zu schaffen, musst man gut trainiert, aber auch konstant im optimalen Tempo unterwegs sein.

Hat die Wärmepumpe eine zu geringe Leistung, wird das Haus im Zweifelsfall gar nicht richtig warm. Damit ist ihr Zweck verfehlt. Außerdem läuft sie bei zu geringer Auslegung im Dauerbetrieb. Das ist uneffektiv, verursacht hohe Stromkosten und fördert den Verschleiß. 

Im Bild des Marathonlaufs wäre das ein Mensch, der viel schneller losläuft, als er durchhalten kann – und der auf halber Strecke zusammenbricht. Fährst du lieber Auto? Dann wäre es so, als wenn du mit Vollgas im ersten Gang unterwegs bist. Die Folge: Tank bald leer, Motor Schrott.

Eine Wärmepumpe mit zu hoher Leistung wird dagegen nie lange laufen, sondern sich sehr oft abschalten. Diese Erhöhung der Taktung ist auch nicht gut. Denn jeder Start erfordert zusätzliche Kraft, treibt so den Stromverbrauch in die Höhe und damit auch die Kosten.. Da jede Wärmepumpe nur auf eine bestimmte Anzahl von Takten ausgelegt sein kann, verkürzt sich auch in diesem Fall die Lebensdauer. 

Mit der Marathon-Metapher gesprochen: Hier wäre eine Läuferin unterwegs, die los sprintet, dann stoppt, dann wieder los sprintet. So kommt sie nicht in den Flow – und auch nicht weit. Oder mit dem Auto gesprochen: Du wechselst ständig den Gang, bist nur am Schalten. Folge: die Kupplung geht kaputt – und der Tank leer sich auch wieder schneller.

Das willst du auf jeden Fall vermeiden?
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Die maximal benötigte Leistung deiner Wärmepumpe kannst du ziemlich leicht einschätzen. Denn wie für alles gibt es auch hierfür eine Norm: die DIN EN 12831. Sie legt die durchschnittliche Heizlast anhand der wichtigsten zwei Faktoren fest, nämlich Haustyp und Fläche. Die beiden müssen lediglich miteinander multipliziert werden. Aufheizleistung, Wärmeverluste und passive Wärmequellen sind bereits berücksichtigt.

Um dann auf eine relativ richtige Heizleistung der Wärmepumpe zu kommen, brauchst du nur noch den durchschnittlichen Warmwasserbedarf draufschlagen. Alle anderen Bedingungen werden zunächst vernachlässigt.

Nach folgenden Richtwerten kannst du dein Haus grob kategorisieren und seinen Bedarf abschätzen:

Wie du siehst, macht gute Dämmung einen Riesenunterschied. Im besten Fall gehen nur 30 Prozent der Innenwärme verloren – im schlechtesten 130 Prozent oder mehr.

Die Heizlast für deine Wärmepumpe bestimmst du nach dieser einfachen Formel:

Jetzt fehlt noch das Warmwasser. Hier kannst Du auch vom Standardverbrauch ausgehen. Der liegt bei etwa bei 0,25 kW/Person. Unsere Formel verändert sich damit leicht:

HEIZLEISTUNG = (Wohnfläche * Wärmebedarf) + Warmwasser

oder komplett ausgeschrieben:

HEIZLEISTUNG = (Wohnfläche in m² × Wärmebedarf in kW/m²) + Warmwasserbedarf in kW

Ein Beispiel zur Bestimmung:

• Du bewohnst einen Neubau mit Standardwärmedämmung. Wärmebedarf sind dabei durchschnittlich 0,06 kW/m².

• Das Haus hat 130 m² Wohnfläche.

• Ihr seid 4 Personen (jede mit gleichem Warmwasserbedarf von 0,25 kWh)

Heizleistung = (130 m² × 0,06 kW/m²) + (4 × 0,25 kW) = 7,8 kW + 1,0 kW = 8,8 kW

Das war’s? Für eine ungefähre Einschätzung schon. Für eine bessere Bestimmung musst du noch zwei Schritte gehen. Vorher aber, damit du es bei anderen Überlegungen nicht durcheinanderbringst: Der Stromverbrauch ergibt sich nicht direkt aus der Heizleistung.

Wir betrachten hier das, was aus deiner Heizung rauskommt; also die erzeugte Wärme oder Heizleistung – und damit nicht den Stromverbrauch. Denn der hängt nicht nur von der Leistung und Nutzung ab, sondern auch von der Jahresarbeitszahl (JAZ) deiner Wärmepumpe. 

Dieser Wert leitet sich von der theoretischen Leistungszahl (COP) ab und gibt an, wie effektiv die Heizung im realen Betrieb Strom in Wärme verwandelt. Wo eine Gasheizung hier etwa 1:1 arbeitet, können Wärmepumpen aus 1 kWh Strom bis zu 5 kWh Wärme erzeugen. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe kommt in etwa auf eine JAZ von 2,5 bis 4, eine Erdwärmepumpe von 3,5-4,5.

Möchtest du aus der Heizleistung einer Wärmepumpe also deine Stromkosten ableiten, musst du diese durch die Jahresarbeitszahl teilen und mit den Heizstunden multiplizieren:

Für unsere Beispielrechnung:

• Nehmen wir den deutschen Durchschnittsfall von etwa 2000 Heizstunden an.

• Kombiniert mit einer mittleren JAZ von 3.

• Und der bereits errechneten Wärmepumpen-Leistung von 8.8 kW.

Das ist für die reine Dimensionierung der Wärmepumpe allerdings völlig unwesentlich – umso interessanter natürlich für dein Portemonnaie.

Mit der bisherigen Berechnung haben wir Wärmeverluste, ungefähre Heizleistung und Warmwasser berücksichtigt. Beim Klima und den Heizgewohnheiten sind wir von Durchschnittswerten ausgegangen. Prima. Denn eigentlich reicht das auch. Du kannst jetzt aufhören zu rechnen. Das hier solltest du aber noch wissen:

Es gibt zwei weitere technische Faktoren. Einer hängt mit dem Stromversorger, der andere mit der Art der Wärmepumpe zusammen:

• SPERRZEITEN: Wer günstigen Wärmepumpenstrom beziehen will, braucht einen eigenen Zähler und muss sich auf geringe Einschränkungen einstellen. Zur Vermeidung von Stromspitzen kann dieser Strom nämlich bis zu dreimal am Tag für zwei Stunden ausgestellt werden. Das ist nicht schlimm, verursacht aber einen etwas höheren Leistungsbedarf, wenn die Wärmepumpe nach dieser Sperrzeit wieder einsetzt.

• BIVALENZBETRIEB: Da Wärmepumpen den Großteil ihrer Energie aus der Umwelt gewinnen, werden sie bei niedrigen Außentemperaturen ineffizienter. Dann macht es Sinn, das System zu unterstützen, z. B. mit einem Heizstab. Der ist in modernen Luft-Wasser-Wärmepumpen bereits integriert. Solche sogenannten bivalenten Heizungen mindern die benötigte Leistung der eigentlichen Wärmepumpe. Denn dank der zweiten Wärmequelle muss die Pumpe nicht von der niedrigstmöglichen Außentemperatur aus aufheizen.

Der Sperrzeit-Faktor erhöht die maximale benötigte Heizleistung deiner Wärmepumpe.

Auch für seine Berechnung gibt es eine sehr einfache Formel:

Falls du deine Wärmepumpe zwischendurch nicht selbst abschaltest oder die Vorlauftemperatur deutlich herabsetzt, kannst du für die Laufzeit einfach einen ganzen Tag nehmen:

Für unser Beispiel:

Nehmen wir mal an, dass dein Stromversorger zweimal am Tag für zwei Stunden abschaltet – also insgesamt vier Stunden:

Der Bivalenz-Faktor verringert die maximale benötigte Heizleistung deiner Wärmepumpe. Um ihn zu berechnen, brauchst du drei Größen. Alle beziehen sich auf Außentemperaturen:

• Norm-Ausglegungs-Temperatur: Die tiefste an zwei aufeinanderfolgenden Tagen erreichte Außentemperatur des Jahres. Kurz: So kalt, wie es werden kann. Von diesem Punkt aus muss deine Wärmepumpe bis zur gewünschten Innentemperatur heizen können.

• Heizgrenztemperatur: Ist die Außentemperatur, bei der deine Wärmepumpe auf jeden Fall anspringen muss, um die gewünschte Innentemperatur zu erreichen. Ist es draußen wärmer, reichen die passiven Wärmequellen im Haus meist schon aus.

• Bivalenztemperatur: Die Außentemperatur, bei der ein weiteres Heizsystem (meist Heizstab) zugeschaltet wird, um deine Wärmepumpe zu unterstützen. Dies ist besonders bei einer Luftwärmepumpe der Fall, die ab unter -5 °C ineffektiv arbeiten würde.

Alles verstanden? Dann ist die Formel dafür auch keine Raketenwissenschaft:

Mit den deutschen Durchschnittswerten machen wir aus diesem Wortmonster ganz schnell eine einzige Zahl. Natürlich ist es sinnvoll, die Werte an deine Bedingungen anzupassen. Das schauen wir uns aber später an. 

Die mittlere Norm-Auslegungs-Temperatur liegt in Deutschland bei –10 °C, die Heizgrenztemperatur bei etwa 15 °C. Und moderne Luft-Wasser-Wärmepumpen arbeiten bis zu –5 °C recht effektiv. Das wäre dann also die Bivalenztemperatur. Setzen wir diese Werte also mal ein!

Mit diesen zwei Faktoren können wir die eingeschätzte Leistung deiner Wärmepumpe also verfeinern.

TECHNISCH KORRIGIERTE HEIZLEISTUNG = Heizleistung Sperrzeit-Faktor Bivalenzfaktor

Setzen wir die Zahlen von oben als Beispiel ein:

Aha! Es ändert sich durchschnittlich wenig am Ergebnis. Durchschnittlich. Wer sagt allerdings, dass du mit deinem Haus genau im Mittel liegst?

Mathe ist nicht dein Lieblingshobby? 
Lass uns die Wärmepumpe für dich berechnen!

Du solltest dich nicht überfordern. Und wir wollen das auch nicht, möchten aber zwei Ausblicke in die wirkliche Wirklichkeit geben. Denn du kannst die ungefähre Leistung deiner Wärmepumpe zwar ganz leicht berechnen, die genaue aber nur mit extrem viel Mühe. Das sollten Fachleute machen. Wirklich.

Zur Veranschaulichung, wie drastisch sich das Ergebnis der Heizleistung schon ohne extrem genaue Berechnung ändern kann, schrauben wir einfach mal an den Bedingungen:

Unser Beispiel ändert sich auf diese Werte:

• Du bewohnst einen Neubau nach GEG-Standard, also ein KfW40-Effizienzhaus. Wärmebedarf: 0,04 kWh/m².

• Das Haus hat nur 110 m² Wohnfläche.

• Ihr seid nur 2 Personen (jede mit gleichem Warmwasserbedarf von 0,25 kWh)

• Dein Stromversorger sperrt täglich nur für zwei Stunden.

• Das Haus steht im Rheinland (Norm-Ausgangstemperatur –8 °C, Heizgrenztemperatur 13 °C).

Deine Heizleistung würde per se drastisch fallen:

Ergänzt um die technischen Faktoren dann noch weiter:

Von diesen sehr günstigen Bedingungen kannst du natürlich nur profitieren, wenn die Leistung deiner Wärmepumpe genau passt.

Für ein echt zuverlässiges Ergebnis müssen eigentlich alle Durchschnittswerte durch genaue Messungen ersetzt werden. Die vorzunehmen, ist als Laie schwierig. Aber sie werden nicht nur für jeden Raum deines Hauses einzeln erhoben, sondern auch für jeden Raum einzeln berechnet. Kleiner Einblick in die Komplexität?

• Die Norm-Transmissionswärmeverluste fächern sich auf in

  • Verluste durch die Außenwände;

  • Verluste ins Erdreich;

  • Verluste in Nachbarräume, unterteilt in beheizte, teilbeheizte, unbeheizte;

  • Verschiedene Norm-Innentemperaturen (etwa Schlafzimmer nur 18 °C, Bad 22 °C) in Relation zur Norm-Ausgangstemperatur.

• Die Lüftungswärmeverluste werden ebenfalls exakter bestimmt – abhängig von der Außen- und Innentemperatur.

• Dämmung, Nutzung, Größe und Art der Fenster, Größe und Art der Heizkörper, technische Einzelheiten wie Vorlauftemperatur, hydraulischer Ausgleich usw. – alles fließt in die Leistungsberechnung ein.

Willst du die Formel dazu sehen? Willst du nicht. Es gibt eine App (von Resido). Aber die musst du mit Profi-Daten füttern. Und um Profi zu werden, braucht es drei Jahre Ausbildung. Mach es dir leicht: Lass dir helfen!

Ohne viel Rechenleistung auf der sicheren Seite:
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Mit der Formel nach DIN EN 12831 kannst du die Leistung deiner Wärmepumpe auf die kWh pro m² genau einschätzen, aber nicht ganz genau berechnen. Und das musst du auch gar nicht. 

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