SCOP
Der Seasonal Coefficient of Performance, kurz SCOP, toppt eigentlich den COP in seiner Aussagekraft. Unabhängig in welcher technischen Umgebung sich die zu bewertende Wärmepumpe aufhält, wird für den SCOP rechnerisch simuliert, wie sich denn wohl die wechselnden Außentemperaturen auf die Effizienz der Wärmepumpe auswirken. Am Ende ergibt sich ein Wert für die Wärmepumpe, der die Einsatzfälle des Jahres berücksichtigt.
Interessant sind die Einzelheiten und Berechnungsschritte zur Ermittlung des SCOP. Ganz grob kann man unterstellen, dass Betriebsbedingungen anhand der Häufigkeit des Auftretens gewichtet werden. Dazu hat man sich die Mühe gemacht, typische Heizperioden zeitlich zu erfassen. Der Trick ist dann, diese Zeiten zu gewichten. Die Bedeutung wird anhand eines Beispiels deutlich:
Einfacher Mittelwert:
Wenn man für einen Ort tagsüber die Temperaturen von 5 °C, 9 °C und 16 °C erfasst, dann ergibt das einen Mittelwert von (5 + 9 + 16) / 3 = 30 / 3 =10
Der Mittelwert dieser Temperaturen über den Tag wäre 10 °C.
Gewichteter Mittelwert:
Wenn man für diesen Ort die Temperaturen tagsüber von 5 °C an 12 Stunden misst, 9 °C an 8 Stunden und 16 °C an insgesamt 4 Stunden erfasst, dann ergibt das einen Mittelwert von (5 x 12 + 9 x 8 + 16 x 4) / 24 = 8,1667
Der gewichtete Mittelwert dieser Temperaturen über den Tag wäre rund 8,2 °C.
Zurück zum SCOP wird klar, wenn die Temperaturen einer Heizperiode bekannt sind, ist es natürlich wichtig, wie lange diese Temperaturen herrschten.
Wärmepumpen in Deutschland sind nach einem Standardtemperaturprofil mit gemäßigten, also mittleren Temperaturen beurteilt worden. Die Gewichtung der Betriebszustände für eine Wärmepumpe erfolgt nach zeitlicher Länge der jeweiligen Temperaturperiode.
Im Vergleich würde für eine Wärmepumpe in der überwiegend warmen Türkei ein anderer SCOP ausgewiesen als im temperaturgemäßigten Deutschland oder dem kalten Finnland.
Neben dem Temperaturangebot der Umgebung verändert sich natürlich auch die Heizlast eines zu erwärmenden Gebäudes.
Kurzer Ausflug:
Ein Wohnhaus sei für die Innentemperatur von durchschnittlich 20 °C ausgelegt worden. Die Außentemperatur des Wohnortes liegt bei -10 °C. Die Gesamttemperaturdifferenz zwischen drinnen und draußen liegt dann bei 30 Kelvin (30 K). Die Wärmepumpe wäre mit 10.000 Watt (10 kW) ausgelegt worden, bei genau diesen Bedingungen. Sie würde bei wärmeren Außentemperaturen auch weniger leisten müssen. Logisch, bei -9 °C wäre die Differenz nur noch 29 K bei -8 °C nur 28 K und so fort.
Für die angenommenen 10 kW Leistung ergeben sich folgende Werte und Trends:
- 30 / 30 = 1,000, daraus folgen 10,00 kW
- 29 / 30 = 0,967, daraus folgen 9,67 kW
- 28 / 30 = 0,933, daraus folgen 9,33 kW
…..
- 8 / 30 = 0,267, daraus folgen 2,67 kW
- 7 / 30 = 0,233, daraus folgen 2,33 kW
- 6 / 30 = 0,200, daraus folgen 2,00 kW
- 5 / 30 = 0,167, daraus folgen 1,67 kW
Sie merken schon, beispielsweise eine Luft/Wasser-Wärmepumpe hätte also nicht nur unterschiedliche Ansaugtemperaturen, mit der sie arbeiten müsste. Gleichzeitig würde sich in Abhängigkeit von der Außentemperatur auch die benötigte Leistung ändern.
Amtsblatt der Europäischen Union
In Deutschland geht man bei gemäßigten Bedingungen an 4910 Stunden im Jahr von einer Außentemperatur unter 15 °C aus. Die Ermittlung des SCOP unterstellt daher in diesen Stunden einen Heizbetrieb oder zumindest eine Bereitschaft zum Heizen. Die volle Leistung wird dann zwar sehr selten gefordert, aber die Betriebsbedingungen werden stundenweise berücksichtigt. Beispielsweise kann an 357 Stunden des Jahres mit einer Außentemperatur von 3 °C gerechnet werden. Das ergibt eine Temperaturdifferenz von 17 K. Die Heizlast beträgt dann rund 57 % gegenüber der Volllast.
Diese Zusammenhänge kann man ganz gut herstellen und vor dem geistigen Auge ablaufen lassen. Wenn Sie jetzt, nach Kenntnis dieser Zusammenhänge, mal kurz die Position eines Wärmepumpenherstellers einnehmen. Sie haben bisher bei ausschließlicher Betrachtung des COP einen Wert von 3,20 (A2/W35) ausgewiesen und konnten gut mithalten im Vergleich mit den Werten, die Ihre Mitbewerber liefern. Sie waren aber zu teuer, weil Ihre Wärmepumpe mit Invertertechnologie kostspielige Technik aufweist. Allerdings kommt diese Technologie im Zusammenhang mit einem SCOP so richtig zum Tragen. Da es nicht nur den einen Betriebspunkt gibt, sondern die Fähigkeiten der Wärmepumpe bei unterschiedlichen Anforderungen betrachtet werden, wird die Performance durch den SCOP entsprechend gewürdigt. Beispielsweise spielt das Teillastverhalten der Invertertechnologie seine Vorteile aus und lässt einfache Technik der Mitbewerber ohne Inverter verblassen. Die Entwicklung hochwertiger Wärmepumpen mit intelligenter Regelung lohnt sich daher auch deshalb, weil ein entsprechender Kennwert diese auszudrücken vermag.
