Wirkungsgrad der Heizung – wichtige Kennzahl für die Effizienz des Heizgeräts

Was ist der Wirkungsgrad einer Heizung?

Der Wirkungsgrad einer Heizung gibt Auskunft über ihre Effizienz und wird oft in Prozent angegeben. Er wird durch das Verhältnis von nutzbarer Wärmeenergie zur zugeführten Energie bestimmt, um verschiedene Heizsysteme miteinander zu vergleichen.

Wirkungsgrad & Nutzungsgrad: Definition & Unterschied

Der Wirkungsgrad wird definiert als die Wärmeleistung eines Heizsystems in Bezug auf die zugeführte Energie durch Verwendung der Energiequelle. Sobald der Wirkungsgrad über einen längeren Zeitraum in verschiedenen Betriebssituationen ermittelt wird, sprechen Experten auch vom Nutzungsgrad. Dieser beschreibt, wie viel der gewonnenen Energie tatsächlich zur Raumheizung genutzt wird. Eine hohe Effizienz bei beiden Größen bedeutet, dass die Heizung weniger Energie verbraucht und somit auch weniger Kosten verursacht.

Verschiedene Heizsysteme und ihr Wirkungsgrad

• Wärmepumpen

Wärmepumpen beziehen aus zwei verschiedenen Quellen Energie. Ein Großteil davon stammt aus erneuerbaren Energiequellen, nämlich der Außenluft, dem Grundwasser oder dem Erdreich. Die zweite Quelle ist elektrische Energie – also Strom – die zur Komprimierung des in der Wärmepumpe befindlichen Kältemittels benötigt wird. Wärmepumpen funktionieren nach dem umgekehrten Prinzip eines Kühlschranks, indem sie Wärme aus einer kühleren Quelle aufnehmen und auf ein höheres Temperaturniveau bringen. Der Wirkungsgrad von Wärmepumpen liegt im Bereich von 300 bis 500 Prozent. Das bedeutet, dass sie 3 bis 5 Mal mehr Energie erzeugen, als ihnen zugeführt wird. Ihr Nutzungsgrad liegt daher auch in der Praxis bei weit über 100 Prozent, was bei anderen Heizsystemen lediglich in der Theorie möglich ist.

• Gasheizungen

Gasheizungen nutzen fossile Brennstoffe, um Wärme zu erzeugen. Je nach verwendeter Technik kann der Wirkungsgrad von Gasheizungen im Schnitt zwischen 85 und knapp 100 Prozent liegen. Im Gegensatz zu Konstant- und Niedertemperaturkessel nutzen Gasheizungen mit Brennwerttechnik nicht nur die Verbrennung und Vergasung zur Wärmeabgabe, sondern auch die Kondensation der Abgase. Zwar haben Brennwertkessel einen etwas geringeren CO2-Ausstoß als Konstant- oder Niedertemperaturkessel, dennoch sind alle Typen zu 100 Prozent von fossilen Brennstoffen abhängig und tragen erheblich zur Gesamtbilanz der verursachten CO2-Emissionen in Deutschland bei.

• Ölheizungen

Ölheizungen nutzen ebenfalls ausschließlich fossile Energiequellen und arbeiten mit einem Brenner, der das Heizöl verbrennt und so Wärme erzeugt. Sie verursachen nochmal deutlich mehr CO2-Emissionen als Gasheizungen und sind etwas weniger effizient. Der Wirkungsgrad von Ölheizungen liegt typischerweise zwischen 85 und 95 Prozent. Ölheizungen mit Brennwertkessel erreichen ebenfalls höhere Wirkungsgrade, als Nieder- oder Konstanttemperaturkessel.

Übersicht der Wirkungsgrade

Die Wirkungsgrade einer Heizung werden von Herstellern meist angegeben, damit Verbraucher die Effizienz der Heizgeräte besser miteinander vergleichen können. In der folgenden Tabelle finden Sie gängige Wirkungsgrade unterschiedlicher Heizsysteme.

Wie können Wirkungsgrade von über 100 Prozent entstehen?

• Wärmepumpe

Wärmepumpen nutzen zu 75 Prozent kostenfreie Energie aus der Umwelt. Da der Wirkungsgrad zur Berechnung der Energiekosten ermittelt wird, bleibt diese in der Berechnung außen vor. Dies steigert den Wirkungsgrad der Wärmepumpe enorm. Denn lediglich um das Kältemittel zu komprimieren, wird kostenpflichtige Energie in Form von Strom benötigt. Je höher der Kompressionsgrad, desto höher ist der Stromverbrauch der Wärmepumpe und der Anteil der elektrischen Energie an der entstehenden Nutzwärme. Der Wirkungsgrad einer Luft-Wasser-Wärmepumpe kann somit selbst an kalten Tagen bei rund 250 % liegen.

• Gasheizung

Wenn der Wirkungsgrad berechnet wird, kann dies sowohl mit dem Heizwerk als auch mit dem Brennwert erfolgen. Während der Heizwert lediglich die Energiezufuhr während der Verbrennung von Brennstoffen berücksichtigt, bezieht der Brennwert auch die Energie mit ein, die im Abgas steckt und bei der Kondensation von Wasser freigesetzt wird. Wird nun der Wirkungsgrad einer Gasheizung mit Brennwerttechnik ermittelt, spielen die Wärmeenergie aus der Verbrennung sowie die Energie des Abgases eine Rolle. In diesem Fall kann der Wirkungsgrad Werte von über 100 Prozent erreichen, da beide Werte addiert werden.

In der Praxis bedeutet das jedoch nicht, dass eine Gasheizung mit einem Wirkungsgrad von über 100 Prozent mehr Energie abgibt, als durch die Verbrennung erzeugt wird. Im Gegensatz zur Wärmepumpe, die auch in der Praxis Wirkungsgrade von mehreren 100 Prozent erreicht, entstehen Wirkungsgrade einer Gasheizung von über 100 Prozent nur rechnerisch auf dem Papier.

Wirkungsgrade bestimmen – darauf kommt es an

Der Wirkungsgrad einer Heizung variiert je nach Alter, eingesetzter Technologie und vor allem dem verwendetem Energieträger:

Wärmepumpe

Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe wird von drei verschiedenen Faktoren beeinflusst.

• Kältemittel:

Das verwendete Kältemittel nimmt großen Einfluss auf den Wirkungsgrad einer Wärmepumpe. Ein Kältemittel, das schnell verdampft und wenig Wärmeverluste verursacht, trägt zu höheren Wirkungsgraden bei.

• Vorlauftemperatur:

Ein weiterer und ebenso wichtiger Einflussfaktor ist die Vorlauftemperatur des Heizsystems. Wenn Sie beispielsweise eine Fußbodenheizung mit einer Vorlauftemperatur von nur 35 Grad nutzen, benötigt die Wärmepumpe nur wenig Energie und erzielt eine hohe Effizienz. Im Gegensatz dazu erzielt eine Wärmepumpe für einen Altbau mit kleineren Heizkörpern, die eine Vorlauftemperatur von 60 Grad benötigen, etwas geringere Wirkungsgrade. Dennoch heizen moderne Wärmepumpen auch in Altbauten ohne Fußbodenheizung sehr effizient und erzielen hohe Wirkungsgrade. Die Kombination aus Fußbodenheizung und Wärmepumpe schafft lediglich ideale Bedingungen und erreicht daher höchste Effizienzwerte.

• Temperaturdifferenz:

Die von der Wärmepumpe zu überwindende Temperaturdifferenz beeinflusst ebenfalls den Wirkungsgrad. Wenn es draußen sehr kalt ist, muss die Wärmepumpe mehr Energie aufbringen, um die Innenräume auf ein konstant warmes Temperaturniveau zu bringen.

Gut zu wissen: Der Begriff "Wirkungsgrad" wird bei Wärmepumpen oft fälschlicherweise synonym für die Jahresarbeitszahl (JAZ) oder den Coefficient of Performance (COP) verwendet. Tatsächlich handelt es sich jedoch um unterschiedliche Messgrößen, die alle die Effizienz einer Wärmepumpe ausdrücken.

• Wirkungsgrad: Gibt an, wie viel der zugeführten Energie in nutzbare Leistung umgewandelt werden kann.
• COP: Gibt an, wie viel Strom für die Erzeugung einer bestimmten Wärmemenge benötigt wird. Er wird unter Laborbedingungen ermittelt und kann als Vergleichswert hinsichtlich Kaufentscheidung hinzugezogen werden.
• JAZ: Gibt an, wie viel Strom tatsächlich für die Erzeugung einer bestimmten Wärmemenge benötigt wird. Sie wird in der Regel erst ein Jahr nach Inbetriebnahme der Wärmepumpe ermittelt und kann zur Berechnung des Stromverbrauchs hinzugezogen werden.

Gas- und Ölheizung

In der Praxis werden meist zwei verschiedene Wirkungsgrade ermittelt. Hierbei handelt es sich um den Wirkungsgrad des Heizkessels selbst sowie den feuerungstechnischen Wirkungsgrad.

• Kesselwirkungsgrad

Der Wirkungsgrad des Heizkessels wird durch das Verhältnis von der erzeugten Wärmeenergie zur zugeführten Brennstoffenergie ermittelt. Dabei werden alle Verluste mit eingerechnet, die zwischen Heizungsanlage und dem Kessel entstehen. Die Wärmeverluste entstehen zum einen durch das Abführen der heißen Verbrennungsabgase sowie über die Wärmestrahlung des Heizkessels selbst. Denn der Kessel gibt beim Heizen auch Wärme an die Luft des Aufstellorts ab.

Der Kesselwirkungsgrad wird auf der Basis der Nennleistung bestimmt. Damit ist dieser Wert für die Bestimmung der gesamten Effizienz einer Heizung eher ungenau. Denn der Kesselwirkungsgrad berücksichtigt nicht, dass der Heizkessel während der Heizsaison unterschiedlich stark ausgelastet ist. Dies gilt insbesondere für die Übergangszeit im Frühling bzw. im Herbst.

• feuerungstechnischer Wirkungsgrad

Für die Bestimmung dieses Wirkungsgrads werden überwiegend die Wärmeverluste berücksichtigt, die über die Abgase entstehen. Je weniger Wärme über die Abgase abgegeben wird, zum Beispiel bei Brennwertgeräten, desto höher werden die Wirkungsgrade.

Unterschiedliche Wirkungsgrade am Beispiel einer Ölheizung

Um die Auswirkung unterschiedlicher Wirkungsgrade in der Praxis zu beleuchten, gehen wir bei unserem Beispiel von einer Jahresleistung einer Ölheizung von 15.000 Kilowattstunden aus. Diese Leistung wird im Durchschnitt von einem Vierpersonenhaushalt zum Heizen und für Warmwasser benötigt.

Hat eine alte Ölheizung einen Wirkungsgrad von 70 Prozent, kommen nur 70 Prozent der Wärmeenergie aus dem verbrannten Heizöl als Wärme in den Räumen an. Mit einem Liter Heizöl lassen sich ca. 10 Kilowattstunden Wärme erzeugen. In unserem Beispiel würden wir demnach 1.500 Liter Heizöl pro Jahr benötigen. Bei einem Preis von rund 70 Cent pro Liter Heizöl wären dies Kosten von rund 1.050 Euro.

Mit einem alten Ölkessel würden Sie von den 1.050 Euro lediglich knapp 700 Euro zum Heizen verwenden. Der Rest würde ungenutzt über die Abgase verpuffen. Sie würden also 300 Euro zahlen, ohne die Wärme nutzen zu können.

Normnutzungsgrad und Jahresnutzungsgrad zur Präzisierung des Wirkungsgrads

Der Wirkungsgrad einer Heizung ist immer nur eine momentane Erhebung zur Bestimmung der Effizienz. Um jedoch die gesamte Effizienz der Heizungsanlage zu bestimmen, arbeitet der Fachmann in der Regel mit dem Jahres- oder Normnutzungsgrad.

• Jahresnutzungsgrad

Um den Jahresnutzungsgrad zu berechnen, wird die über das Jahr erzeugte und zugeführte Wärmemenge ins Verhältnis gesetzt. Das Ergebnis ist der Jahresnutzungsgrad der Heizung in Prozent.

• Normnutzungsgrad

Ein Heizkessel arbeitet in der Regel nicht durchgängig bei gleicher Leistung. Um diese Tatsache zu berücksichtigen, werden für die Ermittlung des Normnutzungsgrads fünf verschiedene, sogenannte „Teillaststufen“ festgelegt. Sie liegen bei 12,8 Prozent, 30,3 Prozent, 38,8 Prozent, 47,6 Prozent sowie 62,6 Prozent.

Auf der Basis dieser Leistungsstufen wird das Verhältnis aus zugeführter und abgeführter Energie ermittelt. Die berechneten Werte können als Normnutzungsgrad für den Vergleich verschiedener Heizsysteme herangezogen werden. Allerdings lässt sich damit keine Aussage darüber treffen, wie effizient Ihre Heizung tatsächlich genutzt wird. Dafür müssten Sie dann den Jahresnutzungsgrad individuell ermitteln.

Wirkungsgrad der Heizung steigern

Der Wirkungsgrad einer Heizung ist zwar eine sinnvolle Kennzahl, um allgemein die Effizienz einer Heizungsanlage beurteilen zu können. Es gibt aber weitere Faktoren, welche die Heizeffizienz steigern können.

• Dimensionierung der Heizungsanlage: Nur dann, wenn eine Heizung optimal auf den Bedarf an Warmwasser und Heizenergie abgestimmt ist, kann sie effizient betrieben werden. Dies gilt für fossile und erneuerbare Heizsysteme gleichermaßen. Deshalb sollte die Heizung vom Fachmann geplant und dimensioniert werden. Ein zu groß dimensionierte Anlage kann zum Beispiel dazu führen, dass die Heizung immer nur auf geringer Teillast betrieben wird und entsprechend geringere Wirkungsgrade erzielen kann.
• Regeltechnik: Je besser die einzelnen Komponenten der Heizungsanlage sowie Thermostate oder Vorlauftemperaturen aufeinander abgestimmt sind, desto besser kann die zugeführte Energie in Wärmeenergie umgewandelt werden.
• Hydraulischer Abgleich: Mithilfe eines hydraulischen Abgleichs kann der Wasserdruck innerhalb des Heizkreislaufs so optimiert werden, dass der Wirkungsgrad der Heizung besser wird. Denn nach dem Abgleich wird das Heizungswasser gleichmäßiger an alle Heizkörper verteilt.
• Eigenes Heizverhalten: Wer günstig heizen möchte, sollte auch sein eigenes Lüftungs- und Heizverhalten optimieren. So helfen hohe Wirkungsgrade nur wenig, wenn zum Beispiel während der Heizperiode nicht stoßweise, sondern lange gelüftet wird und Wärmeenergie ungenutzt aus den Fenstern entweicht.
• Gebäudezustand: Wenn Heizungen in älteren Gebäuden ohne ausreichende Isolierung betrieben werden, sinkt der Wirkungsgrad. Denn bei ungedämmten Gebäuden geht ein großer Teil der erzeugten Wärme über Fenster und Wände verloren. Mit einer geeigneten Wärmedämmung kann somit der Wirkungsgrad Ihrer Heizung nochmals verbessert werden. Allerdings kommt es auch hier vor allem auf die richtige Dimensionierung an. So können vor allem Wärmepumpen durch ihre effiziente Wärmegewinnung auch in Altbauten noch sehr hohe Wirkungsgrade erzielen.

Fazit: Wirkungsgrad der Heizung

Der Wirkungsgrad einer Heizung kann sinnvoll sein, wenn Sie nach einer neuen Heizung suchen und verschiedene Geräte miteinander vergleichen wollen. Allerdings handelt es sich je nach Berechnungsart nur um einen möglichen Richtwert.

Wirkungsgrade können zum Beispiel sehr stark variieren, wenn eine Heizung unter Volllast oder nur unter minimaler Teillast betrieben wird. Darüber hinaus spielen die Dämmung Ihres Hauses oder Ihrer Wohnung sowie Ihr Heizverhalten eine wichtige Rolle für die Effizienz der Heizungsanlage.

Um aber bereits bei der Installation der Heizung die besten Voraussetzungen zu schaffen, helfen wir Ihnen gerne weiter, die beste und effizienteste Heizlösung für Ihr Zuhause zu finden. Ein erster Schritt ist der Austausch alter Heizungen gegen eine moderne und effiziente Wärmepumpe. Mit dieser sparen Sie bis zu 30 Prozent Heizkosten ein und erhalten bis zu 70 Prozent Förderung! Dadurch amortisieren sich Wärmepumpen auch in Altbauten bereits nach wenigen Jahren.

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