Manchmal muss man nur die Perspektive ändern, um sich einen anderen Eindruck zu verschaffen. Genauso verhält es sich auch mit den aktuellen Bewertungs-Maßstäben der Effizienz von Klimageräten und Wärmepumpen, die jeweils unterschiedliche Blickwinkel auf die Wirtschaftlichkeit veranschaulichen. Deshalb sollte sich jeder darüber im Klaren sein, welche Grundlagen den Effizienzkriterien zugrunde liegen und was sie abbilden. Als Maßstab der Dinge in puncto Effizienz von Klimageräten und Wärmepumpen galten bislang die Energy Efficiency Ratio (EER) und der Coefficient of Performance (COP). Sowohl EER als auch COP zeigen das Verhältnis von nutzbarer Wärme- bzw. Kälteleistung in Bezug zur eingesetzten elektrischen Leistung an. Der COP wird üblicherweise für die Heiz-, der EER für die Kälteleistung verwendet. Ein COP von 4,0 bedeutet: Aus 1 kW elektrischer Leistung entstehen 4 kW Heizleistung.
Je höher der COP ist, desto effizienter ist die Wärmepumpe, weil dann für eine bestimmte Wärmeleistung weniger elektrische Energie verwendet werden muss. Der COP ist aber grundsätzlich abhängig von der Temperatur der Wärmequelle und den benötigten Heiztemperaturen. Dadurch bildet jede Kombination dieser beiden Parameter einen anderen COP. Damit die Wärmepumpen unterschiedlicher Hersteller aber verglichen werden können, wurden einheitliche Parameter zur Bestimmung des COP in bestimmten Betriebspunkten festgelegt. Diese liegen für eine Luft/Luft-Wärmepumpe außen bei 7 °C und innen bei 20 °C für 100 % Leistung des Verdichters. Quell- und Zieltemperaturen des Prozesses werden durch entsprechende Paarungen angegeben wie:
- A2W35 für Luft/Wasser-Wärmepumpen (Luft 2 °C, Vorlauftemperatur 35 °C)
- B0W35 für Sole/Wasser-Wärmepumpen (Sole bei 0 °C)
- W10W35 für Wasser/Wasser-Wärmepumpen (Grundwassertemperatur 10 °C)
Im Idealfall bietet der Hersteller ausführliche Diagramme oder Tabellen für unterschiedliche Außen- und Betriebstemperaturen.
Der EER wird bei 35 °C Außen- und 27 °C Innentemperatur bei Volllast des Kompressors berechnet. Eine skurrile Tatsache, denn dadurch wird beim EER eine Temperatur zum Maßstab der Effizienzbeurteilung eines Produktes, die in durchschnittlicher Lage von Zentraleuropa an 13 Stunden im Jahr gemessen wird.
In keiner Weise berücksichtigt wird bei dieser Vorgehensweise darüber hinaus, dass Kompressoren mit Inverter-Regelung, die ihre Leistung modulierend abgeben können, zum Stand der Technik geworden sind. Auch andere Faktoren, die über die tatsächliche Wirtschaftlichkeit eines Produktes mit entscheidend sind, wie z. B. der Standby-Stromverbrauch, werden bei COP und EER nicht berücksichtigt. Eine andere Folge dieser Bedingungen ist mittlerweile auch bekannt: Zahlreiche Hersteller optimierten ihre Anlagentechnik genau auf die Temperaturbedingungen der Prüfpunkte, um eine möglichst gute Effizienzbewertung zu erhalten.
SCOP und SEER berücksichtigen auch die Jahreszeiten
Im Rahmen der Energy related Product-Richtlinie (ErP) änderte sich diese Vorgehensweise. Bereits 2013 trat in Lot 10 für Klimageräte bis 12 kW Kälteleistung der Seasonal EER (SEER) bzw. Seasonal COP (SCOP) gemäß der DIN EN 14825 als Maßzahl in den Vordergrund. Ab September 2015 wird der SCOP/SEER dann auch in Lot 1 für Wärmepumpen und voraussichtlich in Lot 6 ab 2017 für Klimageräte mit einer Leistung größer als 12 kW zur verpflichtenden Angabe. Der gravierende Unterschied zu COP und EER: Die Leistungsmessung findet nicht nur bei einer einzigen Temperatur statt, sondern bei vier unterschiedlichen Werten.
Für den Kühlbetrieb liegen diese Messpunkte bei 20, 25, 30 und 35 °C Außentemperatur. Grundlage dieser Temperaturen waren Klimadaten aus Straßburg, die stellvertretend für die gesamte EU fungieren. In Korrelation zu den Jahres-Temperaturverläufen in Straßburg wurden die vier Messpunkte darüber hinaus unterschiedlich gewichtet. Eines der interessantesten Ergebnisse dieser Gewichtung ist die Tatsache, dass der Teillastbetrieb eines Klimagerätes oder einer Wärmepumpe nun mit mehr als 90 % der Betriebszeit abgebildet wird. Inverter-Kompressoren und somit der Stand der Technik wurden also beim SEER angemessen berücksichtigt.
Die Messpunkte für den Heizbetrieb wurden bei 12, 7, 2 und –7 °C Außentemperatur festgelegt. Darüber hinaus wird für die Bewertung von Wärmepumpen Europa in drei Klimazonen unterteilt: Nord-, Mittel- und Südeuropa. Auf dem ErP-Effizienzlabel ist immer die mittlere Klimazone abgebildet, zu der auch Deutschland zählt. Die unterschiedlichen Effizienzwerte für die kältere und wärmere Klimaregion in Europa sind dann in einer prozentualen Angabe auf einem technischen Datenblatt hinterlegt. Wird ein Land von mehreren Klimazonen durchschnitten, können die gleichen Wärmepumpen sogar regional verschiedene Effizienzeinstufungen erhalten. Darüber hinaus fließen auch Faktoren wie der Standby-Verbrauch und bei Klimageräten die verwendeten Innengeräte in die Berechnungen ein.
Besonders wichtig ist ein weiterer Aspekt in der praxisnahen Beurteilung der Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen. Bislang wurde die Leistung des elektrischen Heizstabes, auf den die meisten Wärmepumpen angewiesen sind, nicht einbezogen. Innovative Wärmepumpen wie zum Beispiel die Ecodan-Wärmepumpe mit Zubadan-Kompressor von Mitsubishi Electric, die bis zu einer Außentemperatur von –15 °C ihre volle Heizleistung ohne elektrische Beiheizung erbringen kann, wurden dadurch indirekt abgewertet. Beim SCOP können solche Systeme dann künftig ihre Vorzüge voll ausspielen.
Noch offen ist derzeit, wie sich die ErP-Kriterien im Lot 6 gestalten werden. Jedoch gehen alle führenden Branchenexperten davon aus, dass die Berechnungen ähnlich wie in Lot 10 umgesetzt werden. „Es ist mittlerweile bekannt, dass sowohl COP als auch EER keine wirklichen Informationen zur Effizienz einer Klimaanlage oder einer Wärmepumpe bieten“, berichtet Michael Lechte, Leiter Produktmarketing Mitsubishi Electric, Living Environment Systems. „Entsprechend der gängigen und anerkannten Kriterien aus Lot 10 lässt sich aber bereits eine Richtschnur ableiten, mit der sich praxisnahe Wirtschaftlichkeitsdaten berechnen lassen. Hierauf sollten die Hersteller von Klimageräten mit einer Leistung größer 12 kW gezielt angesprochen werden.“
ESEER und ESCOP ursprünglich nur für Chiller
Und was hat es mit dem ESEER und dem ESCOP auf sich? Das E am Anfang steht dabei für European. Hierbei handelt es sich auch um eine Berechnungsmethode der saisonalen Effizienz, die ursprünglich für Kaltwassererzeuger ins Leben gerufen wurde. Die Berechnungsmethode ist deutlich einfacher als die Berechnung des SEER und SCOP gemäß EN 14825, weil zum Beispiel Standby-Verluste unberücksichtigt bleiben. Der ESEER oder ESCOP bezieht dabei ebenfalls speziell den Teillastbetrieb von Kaltwassererzeugern ein. Die Crux dabei: Nicht alle Hersteller halten sich daran, diese Effizienz-Maßstäbe ausschließlich als Maßzahlen für Kaltwassererzeuger zu verwenden. Der Grund dafür liegt in den Gewichtungen und Maßgaben, die in die Berechnung dieser Werte einfließen und so VRF-Anlagen eine deutlich bessere Effizienz bescheinigen können. Das heißt: Die Angaben zum ESEER können ein konventionelles VRF-Gerät deutlich effizienter aussehen lassen, als es tatsächlich ist.
Hier ein denkbares Beispiel aus der Praxis: Eine City-Multi-Anlage Baugröße 250 von Mitsubishi Electric hätte einen:
- EER von 4,06
- SEER von 6,38
- ESEER von 8,03
Bei den Berechnungen und Ergebnissen handelt es sich durchweg um das gleiche Gerät! „Die Quintessenz für den Fachmann und den Anwender ist klar: Das genaue Studium der Grundlagen von Effizienzberechnungen zahlt sich aus“, so Lechte zu dieser Problematik. „Je transparenter ein Hersteller die Basis seiner Leistungsmessungen ohne Nachfrage öffentlich macht, desto eher kann man sicher sein, faire Daten und Fakten zum Produkt zu erhalten, die nachprüfbar sind. Setzen verschiedene Hersteller jedoch andere Verfahren bzw. Messwerte ein, kann es notwendig sein, diese Daten ggf. durch eigene Berechnungen vergleichbar zu machen. Denn die Quittung für die vermeintlich wirtschaftlichste Anlagentechnik wird ansonsten spätestens mit der ersten Betriebskostenabrechnung kommen.“ Fehlt eine Bezugsgröße wie SEER bei den technischen Angaben völlig oder werden auffällig herausragend gute technische Werte angegeben, sollte unbedingt beim Hersteller angefragt und eine schriftliche Information zu den verwendeten Maßzahlen und Messungsgrundlagen eingeholt werden.
Fazit
COP und EER gehören zu Recht bald der Vergangenheit an. An ihre Stelle treten SCOP und SEER, die nicht nur eine breitere Beurteilungsbasis bieten, sondern auch den Teillastbetrieb von Inverter-Kompressoren und damit den Stand der Technik für diese Maßzahlen berücksichtigen. ESEER und ESCOP bieten eine ähnliche Basis – aber ausschließlich für Kaltwassererzeuger. Um die Wirtschaftlichkeit von Produkten neutral beurteilen zu können, müssen die Hersteller die Grundlagen ihrer Messungen transparent darstellen, um so den Fachplaner, Anlagenbauer oder das Fachhandwerk zu unterstützen.
Bei der Effizienzbeurteilung von Wärmepumpen durch den COP werden die Vorteile von Kompressoren mit Inverter-Regelung nicht abgebildet.
Der Stromverbrauch eines Heizstabes entfällt bei der Bewertung mit dem COP. Wärmepumpen mit innovativer Inverter-Technik werden dadurch indirekt abgewertet.
Bei den Kenn-größen EER und COP wird jeweils nur eine einzelne Temperatur für die Beurteilung der Effizienz zugrunde gelegt.
Die Kalkulationsgrundlage für den SCOP und den SEER stellt sich durchweg realistischer dar, denn sie bildet schwerpunktmäßig den Teillastbetrieb ab.
Plakativ: So stellt sich der COP, SCOP und ESCOP eines VRF-Gerätes dar. Bei den Zahlen handelt es sich durchweg um das gleiche Gerät.
Im Rahmen der ErP und dem zugehörigen Effizienzlabel wird künftig der SCOP zum Maß der Effizienzbeurteilung.
