Der COP-Wert (Coefficient of Performance) ist eine Kennzahl, die die Effizienz von Wärmepumpen und Kälteanlagen beschreibt. Er gibt das Verhältnis zwischen der abgegebenen Wärme und der dafür eingesetzten Antriebsenergie, meist Strom, an. Einfach ausgedrückt misst der COP-Wert, wie viele Einheiten Wärme eine Wärmepumpe pro Einheit Strom erzeugen kann. Ein COP-Wert von 4 bedeutet zum Beispiel, dass die Wärmepumpe aus einer Kilowattstunde Strom vier Kilowattstunden Wärme erzeugt.

Berechnung und Bedeutung

Der COP-Wert wird unter standardisierten Bedingungen gemessen und kann je nach Außentemperatur und Betriebsbedingungen schwanken. Je höher der COP-Wert, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Ein hoher COP-Wert zeigt, dass eine große Menge an Wärme mit wenig Strom produziert wird, was zu niedrigeren Betriebskosten und einer besseren Wirtschaftlichkeit führt. Typische COP-Werte moderner Wärmepumpen zur Gebäudebeheizung liegen zwischen 3 und 5, können jedoch bei optimalen Bedingungen auch höher ausfallen. Für Industriewärmepumpen liegen diese zwischen 2 und 7. Bei hohen Temperaturhüben für Prozesswärme können die COP-Werte auch unter 3 liegen, bieten aber immer noch den Vorteil einer Halbierung des Stromeinsatzes gegenüber rein elektrisch beheizten Kesseln.

Einflussfaktoren

1. Temperaturhub:

Die Differenz zwischen der Temperatur der Wärmequelle und der benötigten Vorlauftemperatur (Wärmesenke) beeinflusst den COP maßgeblich. Ein geringerer Temperaturhub führt zu einem höheren COP, während ein größerer Temperaturhub den COP reduziert. Beispielsweise kann bei einem Temperaturhub von 60 K ein realer COP von etwa 3 – 4 erreicht werden.

2. Gütegrad:

Der Gütegrad gibt an, wie nahe der tatsächliche COP einer Wärmepumpe am theoretisch maximal möglichen COP (Carnot-Wirkungsgrad) liegt. In der Praxis erreichen Hochtemperatur-Wärmepumpen typischerweise einen Gütegrad zwischen 40 % und 60 %.

3. Temperaturniveau:

Der COP für den idealen Kreisprozess ist bei gleichem Temperaturhub proportional zur absoluten Temperatur der Wärmesenke. Folglich ist er bei 150 °C um etwa 15 % besser als bei 100 °C. Für den realen Wärmepumpenkreislauf hängt dies vom Gütegrad des Prozesses ab, so dass diese Steigerung bei sinkender Güte mit höherer Vorlauftemperatur geringer ausfallen kann.

Fazit

Der COP-Wert ist ein zentraler Indikator für die Leistungsfähigkeit einer Wärmepumpe und hilft dabei, die Energieeffizienz zu bewerten. Der COP von Hochtemperatur Wärmepumpen hängt von verschiedenen Faktoren ab, insbesondere vom Temperaturhub und dem Gütegrad der Anlage. Durch die Optimierung dieser Parameter können Hochtemperatur Wärmepumpen effizient Prozesswärme bereitstellen und somit einen wichtigen Beitrag zur Energieeffizienz und Reduktion von CO₂-Emissionen in industriellen Anwendungen leisten.