Winterheizen mit mobilen Split-Klimageräten: Wärmepumpen im Vergleich zu elektrischen Heizleisten

Ein mobiles Split-Klimagerät im Umkehrbetrieb ist eines der energieeffizientesten Heizgeräte, die europäischen Verbrauchern zur Verfügung stehen — dennoch kaufen die meisten Käufer eines rein zur Sommerkühlung und aktivieren die Wärmepumpenfunktion im Winter nie. Anders als eine elektrische Heizleiste, die Strom in einem festen Verhältnis von 1:1 in Wärme umwandelt, entzieht ein mobiles Split-Klimagerät im Heizbetrieb der Außenluft thermische Energie und verlagert sie in den Innenraum, wobei es typischerweise 2.5 bis 4.5 Einheiten Wärme für jede verbrauchte Einheit Strom liefert. Das Verständnis der Heizeffizienz mobiler Split-Klimageräte im Winter beginnt mit zwei Kennzahlen: COP und SCOP.

Was ist der COP und wie definiert er die Heizleistung einer Wärmepumpe?

Der COP (Coefficient of Performance — das augenblickliche Verhältnis der abgegebenen thermischen Leistung in Watt zur aufgenommenen elektrischen Leistung in Watt, beide an einem einzelnen Betriebspunkt gemessen) ist die grundlegende Kennzahl für die Effizienz einer Wärmepumpe. Ein modernes mobiles Split-Klimagerät im Heizbetrieb erreicht bei der Normprüfbedingung nach EN 14511 von 7°C Außen- und 20°C Innentemperatur einen COP von 3.0–4.5. Eine elektrische Heizleiste hat unabhängig von Marke oder Wattzahl stets einen COP von genau 1.0, weil eine Widerstandsheizung 100% Umwandlungseffizienz nicht überschreiten kann.

Die Physik hinter einem COP größer als 1.0 ist der umgekehrte Kältemittelkreislauf. Im sommerlichen Kühlbetrieb gibt das Außenregister Wärme aus dem Kältemittel an die Außenluft ab. Im Winter kehrt sich der Kreislauf um: Das Außenregister verdampft Kältemittel bei einer Temperatur unterhalb der Außenlufttemperatur und nimmt so Wärme aus dieser kalten Luft in das Kältemittel auf. Der Verdichter erhöht anschließend Druck und Temperatur des Kältemittels, sodass das Innenregister die aufgenommene Wärme im Innenraum abgeben kann. Der Großteil der im Innenraum abgegebenen Wärme stammt aus der Außenluft — die zugeführte elektrische Energie treibt nur den Verdichter und die Ventilatoren an.

Bei einem europäischen Haushaltsstromtarif von €0.28/kWh (Eurostat-Haushaltsdurchschnitt 2023) kostet eine Heizleistung von 1,000 W aus einer Wärmepumpe mit COP 3.5 etwa €0.08 pro Stunde. Dieselben 1,000 W aus einer elektrischen Heizleiste kosten €0.28 pro Stunde — das 3.5-Fache. Betreibt man ein Schlafzimmerheizgerät über 1,200 Stunden eines mitteleuropäischen Winters, nähert sich die jährliche Ersparnis pro Raum €240.

Wie entzieht der Kältemittelkreislauf der Außenluft unter dem Gefrierpunkt Wärme?

Eine Wärmepumpe im Umkehrbetrieb verdampft Kältemittel im Außenregister bei einer Temperatur deutlich unter der Umgebungsaußenluft — typischerweise -10°C bis -20°C Oberflächentemperatur, selbst wenn die Außenluft bei +2°C liegt. Da die Registeroberfläche kälter ist als die Luft, fließt Wärme auf natürliche Weise von der Luft zum Register. Das Kältemittel tritt als Niederdruckdampf aus, gelangt in den Verdichter und tritt als Gas mit hoher Temperatur und hohem Druck wieder aus. Am Innenregister kondensiert dieses heiße Gas und gibt die aufgenommene thermische Energie an den Raum ab. Moderne mobile Splitgeräte führen diesen Kreislauf zuverlässig bis -15°C aus und, bei einigen Modellen der nächsten Generation, bis zu einer Außentemperatur von -25°C.

Dieser Prozess ist wirksam, weil selbst sehr kalte Luft eine erhebliche thermische Energie enthält. Bei -10°C hält ein Kubikmeter trockener Luft etwa 1.26 kJ fühlbare Wärme, die bis zum Erreichen des absoluten Nullpunkts entzogen werden kann. Ein kompaktes Außenmodul, das 500 m³ Luft pro Stunde über sein Verdampferregister bewegt, hat selbst in einem kalten nordeuropäischen Winter Zugriff auf einen erheblichen Wärmestrom. Der begrenzende Faktor ist nicht der Energiegehalt der Luft, sondern die Druckdifferenz, die der Verdichter aufrechterhalten muss — und die mit sinkender Außentemperatur wächst und den COP fortschreitend verringert.

Wie verändert sich der COP über den typischen europäischen Wintertemperaturbereich?

Der COP ist keine feste Spezifikation — er ist eine Kurve. Mit sinkender Außentemperatur muss der Verdichter härter arbeiten, um die Druckdifferenz aufrechtzuerhalten, die den Wärmefluss antreibt, und verbraucht dabei mehr Strom pro gelieferter Wärmeeinheit. Ein modernes inverterbasiertes mobiles Splitgerät hält über die meisten mitteleuropäischen Wintertemperaturen hinweg einen starken COP, doch die Leistung verschlechtert sich unterhalb von -7°C deutlich — dem Punkt, an dem COP-Messungen beim Vergleich von Modellen am aussagekräftigsten sind.

Selbst bei -15°C — kälter als das durchschnittliche Januarminimum in weiten Teilen Frankreichs, Deutschlands und des Vereinigten Königreichs — hält ein modernes mobiles Inverter-Splitgerät einen COP komfortabel über 1.0, was bedeutet, dass der Wärmepumpenbetrieb pro Euro immer noch mehr thermische Energie liefert als eine Widerstandsheizung. Der Vergleich fällt erst unterhalb von etwa -22°C ungünstig für Wärmepumpen aus, bei Temperaturen, die in Alpenregionen und Skandinavien auftreten, in der Mehrheit der west- und mitteleuropäischen Haushalte, in denen mobile Splitgeräte am häufigsten eingesetzt werden, jedoch selten.

Warum Marketingangaben zu Tiefsttemperaturen von minus 25°C eine sorgfältige Betrachtung verdienen

Mehrere Hersteller mobiler Splitgeräte werben mit Heizbetrieb bis -25°C oder darunter. Das ist zwar technisch korrekt — das Gerät schaltet sich bei dieser Temperatur nicht ab —, doch die Nennheizleistung bei -25°C beträgt typischerweise 40–60% der Nennleistung bei 7°C, und der entsprechende COP liegt in unabhängigen Tests oft bei 0.9–1.4. Bei einem COP von 1.2 übertrifft eine Wärmepumpe eine Widerstandsheizung nur knapp, und der Betriebsvorteil verschwindet im Wesentlichen. Käufer in Klimazonen mit anhaltenden Wintern unter -15°C sollten den vom Hersteller angegebenen COP gezielt bei -15°C und -7°C verlangen, nicht nur bei 7°C, und die Angabe von -25°C eher als Frostschutzgrenze denn als Leistungsangabe betrachten.

Was ist der SCOP und wie stellt ihn das EU-Energielabel dar?

Der SCOP (Seasonal Coefficient of Performance — der gewichtete Durchschnitt der COP-Werte über eine ganze Heizsaison bei mehreren Außentemperaturen, berechnet nach der Methodik der EN 14825 und repräsentativ für eine durchschnittliche europäische Klimazone) ist die Kennzahl, die auf dem EU-Energielabel für Split-Klimageräte mit Wärmepumpenfähigkeit angezeigt wird. Ein modernes mobiles Splitgerät erreicht im EU-Durchschnittsklima einen SCOP von 3.5–5.0. Ein SCOP über 4.0 qualifiziert sich für das Heizen typischerweise für die EU-Energielabel-Klasse A++ oder A+++.

Der SCOP ist praktisch nützlicher als jeder Einzelpunkt-COP, weil er die Leistung des Geräts über die reale Temperaturverteilung eines europäischen Winters gewichtet. Ein Gerät mit ausgezeichnetem COP bei 7°C, aber schlechter Effizienz bei 0°C, schneidet beim SCOP schlechter ab als ein Gerät, das über den gesamten Betriebsbereich eine starke Leistung aufrechterhält. Inverter-Verdichter tragen überproportional zum SCOP bei, weil ihr drehzahlvariabler Betrieb bei den moderaten Lasten, die den größten Teil der Heizsaison dominieren, eine hohe Effizienz aufrechterhält.

Verbessert das Kältemittel R290 die Heizleistung im kalten Klima im Vergleich zu R32?

R290 (Propan-Kältemittel — ein natürlicher Kohlenwasserstoff) hat bei typischen Betriebstemperaturen von Wärmepumpen eine höhere Verdampfungsenthalpie als R32 (Difluormethan) — etwa 425 kJ/kg gegenüber 360 kJ/kg —, was bedeutet, dass pro Kilogramm des im kalten Außenregister verdampften Kältemittels mehr thermische Energie aufgenommen werden kann. Diese thermodynamische Eigenschaft trägt bei Temperaturen unter 0°C zu einem geringfügig höheren COP in gut optimierten R290-Systemen bei, verglichen mit R32-Geräten gleicher Größe. Die besten R290-basierten mobilen Splitgeräte im Bereich von 9,000–12,000 BTU erreichen SCOP-Werte, die mit den besten R32-Geräten konkurrieren oder sie übertreffen, und erfüllen zugleich künftige EU-F-Gas-Anforderungen.

Wie beeinflussen Abtauzyklen die Heizeffizienz im Winter unter realen Bedingungen?

Abtauzyklen sind automatische Vorgänge, bei denen das Gerät den Kältemittelfluss vorübergehend umkehrt, um Reif zu schmelzen, der sich bei feuchten Bedingungen bei Temperaturen zwischen etwa -5°C und +7°C am Außenregister angesammelt hat. Jeder Abtauvorgang dauert 3–7 Minuten, während dieser Zeit findet keine nennenswerte Wärmeabgabe im Innenraum statt — das Innenregister arbeitet kurzzeitig als Verdampfer und entzieht dem Raum eine geringe Wärmemenge, statt ihm Wärme zuzuführen. In einem feuchten nordeuropäischen Winter mit häufigen Nächten nahe dem Gefrierpunkt können Abtauzyklen die saisonale Heizleistung um 5–15% gegenüber dem SCOP-Prüfwert verringern.

Die Häufigkeit von Abtauvorgängen wird stärker von der Außenluftfeuchtigkeit als von der Außentemperatur bestimmt. Eine trockene Nacht bei -8°C in einem kontinentalen Klima löst weit weniger Abtauzyklen aus als eine feuchte Nacht bei +3°C in einem maritimen Klima — weshalb mobile Splitgeräte im Vereinigten Königreich und an der französischen Küste häufiger abtauen können als baugleiche Geräte an einem kälteren, aber trockeneren mitteleuropäischen Standort. Premiumgeräte erkennen die Reifbildung über die Druckdifferenz am Register statt über einen festen Timer, was unnötige Abtauvorgänge reduziert und die Effizienz zurückgewinnt.

Ich habe mein mobiles Splitgerät zwei Winter lang im Wärmepumpenmodus genutzt, statt einen elektrischen Ölradiator für das Gästezimmer zu kaufen. Die Stromrechnungen waren merklich niedriger — ich schätze etwa die Hälfte der Kosten einer Widerstandsheizung. Unter minus 5°C tut es sich zwar etwas schwer, aber es arbeitet weiter und ist bei den Kosten immer noch besser als eine Heizleiste.

Das Fazit zur Heizeffizienz mobiler Split-Klimageräte im Winter

Die Heizeffizienz mobiler Split-Klimageräte im Winter, verwurzelt in der Physik der Wärmepumpe im Umkehrbetrieb, bietet über den in den meisten europäischen Klimazonen anzutreffenden Temperaturbereich einen echten Energievorteil von 2.5–4.5x gegenüber einer elektrischen Widerstandsheizung. Der COP verschlechtert sich bei sehr niedrigen Temperaturen, bleibt jedoch für den weit überwiegenden Teil einer nord- und mitteleuropäischen Heizsaison über 1.0. Der SCOP liefert den genauesten saisonalen Vergleich zwischen Modellen, und Inverter-Verdichter mit niedrigen minimalen Betriebsfrequenzen sind der wichtigste Treiber hoher SCOP-Werte.

Mobile Splitgeräte, die sowohl sommerliche Kühlung als auch winterliches Heizen bieten, sind zunehmend die kluge Wahl für europäische Haushalte, die ihre elektrischen Heizleisten ersetzen möchten — und sie sind jeden Sommer ausverkauft, noch bevor die Heizsaison überhaupt beginnt.