Die Warmwasserbereitung ist ein wesentlicher Bestandteil des täglichen Lebens und ein wichtiger Faktor für den Energieverbrauch im Haushalt. Moderne Wärmepumpen bieten hier vielfältige Lösungen, die sowohl ökologisch als auch ökonomisch attraktiv sind. Doch welche Systeme gibt es, wie effizient sind sie und was muss man beim Thema Hygiene beachten?
Wichtige Erkenntnisse
- Wärmepumpen können Heizung und Warmwasser in einem System bereitstellen.
- Brauchwasser-Wärmepumpen sind eine effiziente Ergänzung für bestehende Heizsysteme.
- Die richtige Speichergröße ist entscheidend für Komfort und Effizienz.
- Legionellenschutz erfordert Warmwassertemperaturen von mindestens 60 Grad Celsius.
- Kombinationen mit Solarthermie oder Photovoltaik steigern die Effizienz und senken die Betriebskosten.
Wie Wärmepumpen Heizung und Warmwasser bereitstellen
Die meisten modernen Wärmepumpen sind so konzipiert, dass sie sowohl die Raumheizung als auch die Warmwasserbereitung übernehmen. Dabei zirkuliert Heizungswasser, das über einen Wärmetauscher die Wärme an das Trinkwasser abgibt. Beide Wasserkreisläufe bleiben strikt getrennt, um die Hygiene zu gewährleisten. Oft werden Heizungs- und Trinkwasser in einem sogenannten Kombispeicher gelagert.
Diese integrierten Systeme sparen Platz, da sie zwei Funktionen in einer Anlage vereinen. Alle Komponenten sind optimal aufeinander abgestimmt, und eine zentrale Steuerung koordiniert beide Aufgaben. Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass bei einem Ausfall der Anlage weder Heizung noch Warmwasser zur Verfügung stehen. Zudem gibt es, trotz guter Dämmung, immer gewisse Speicherverluste. Für den notwendigen Legionellenschutz sind höhere Temperaturen erforderlich, was die Effizienz leicht mindert.
Faktencheck: Kombispeicher
Ein Kombispeicher speichert sowohl Heizungswasser als auch Trinkwasser. Die Wärmepumpe heizt das Heizungswasser, das dann über einen Wärmetauscher das Trinkwasser im selben Speicher erwärmt. Dies spart Platz und ermöglicht eine zentrale Steuerung.
Brauchwasser-Wärmepumpen: Eine effiziente Ergänzung
Eine spezielle Art der Wärmepumpe ist die Brauchwasser-Wärmepumpe, auch Warmwasser-Wärmepumpe genannt. Sie ist ausschließlich für die Warmwasserbereitung zuständig und funktioniert ähnlich einer kleinen Luft-Wasser-Wärmepumpe. Typischerweise steht sie im Keller und nutzt die dortige Raumluft als Wärmequelle, um das Trinkwasser in ihrem integrierten Speicher zu erwärmen. Die abgekühlte Luft wird anschließend entweder in den Raum zurückgeführt oder nach draußen geleitet.
Brauchwasser-Wärmepumpen werden oft mit bestehenden Heizkesseln kombiniert, beispielsweise wenn eine alte Gas- oder Ölheizung noch nicht komplett ersetzt werden soll. Auch in Verbindung mit einer Heizungswärmepumpe können sie für maximale Effizienz sorgen. Ein großer Vorteil ist, dass der Heizkessel im Sommer ausgeschaltet bleiben kann, was seinen Verschleiß reduziert. Gleichzeitig kühlt und entfeuchtet die Brauchwasser-Wärmepumpe den Aufstellraum. Die Nachrüstung ist meist ohne größere bauliche Veränderungen möglich.
„Die Jahresarbeitszahl (JAZ) einer Brauchwasser-Wärmepumpe liegt typischerweise zwischen 2,5 und 4. Das bedeutet, dass sie aus einer Kilowattstunde Strom 2,5 bis 4 Kilowattstunden Wärme erzeugt.“
Allerdings benötigt eine Brauchwasser-Wärmepumpe zusätzlichen Platz, vergleichbar mit einem großen Kühlschrank, und erzeugt Geräusche. Sie ist ausschließlich für Warmwasser und nicht zum Heizen gedacht. Optimal sind unbeheizte, aber frostfreie Räume wie Heizungskeller als Aufstellort.
Dezentrale Warmwasserbereitung und Frischwasserstationen
In bestimmten Fällen kann eine dezentrale Trinkwassererwärmung sinnvoll sein. Hierbei wird die Wärmepumpe nur für die Raumheizung genutzt, während das Warmwasser über elektrische Durchlauferhitzer bereitgestellt wird. Diese Lösung ist besonders praktikabel, wenn lange Warmwasserleitungen baulich schwer umzusetzen sind. Allerdings ist sie im Vergleich zu einer zentralen Wärmepumpenlösung weniger effizient und eignet sich primär für größere Häuser mit vielen Zapfstellen.
Eine hygienische Alternative sind Frischwasserstationen oder Warmwasserstationen. Diese arbeiten ebenfalls nach dem Durchlaufprinzip: Das Trinkwasser wird erst beim Zapfen über einen Wärmetauscher mit Heizungswasser erwärmt. Da kein stehendes Warmwasser vorhanden ist, bietet diese Lösung höchste Hygiene. Sie ist ideal für Mehrfamilienhäuser mit langen Leitungswegen. Die Anschaffungs- und Installationskosten sind jedoch höher als bei einfachen Durchlauferhitzern.
Hintergrund: Durchlauferhitzer vs. Frischwasserstation
Durchlauferhitzer: Erwärmen Wasser elektrisch direkt am Zapfpunkt. Günstig in der Anschaffung, aber hoher Stromverbrauch. Keine Speicherverluste, aber geringere Effizienz.
Frischwasserstation: Nutzt Heizungswasser aus einem Pufferspeicher, um Trinkwasser im Durchfluss zu erwärmen. Hygienisch und effizient, aber höhere Installationskosten.
Wärmepumpe und Solarenergie: Eine starke Kombination
Die Kombination einer Wärmepumpe mit solarthermischer Unterstützung ist eine effektive Möglichkeit, die Effizienz zu steigern und Betriebskosten zu senken. Im Sommer können Solarkollektoren auf dem Dach oft den gesamten Warmwasserbedarf decken, wodurch die Wärmepumpe pausieren kann. Die Solarthermieanlage speist die gewonnene Wärme direkt in den Warmwasserspeicher. Reicht die Solarenergie nicht aus, springt die Wärmepumpe ein und heizt nach.
Diese Synergie spart Energie, reduziert den Verschleiß der Wärmepumpe und hält die Betriebskosten niedrig. Allerdings sind die Investitionskosten höher, es wird Platz auf dem Dach benötigt, und die Planung sowie Abstimmung der Anlage sind komplexer. Diese Komplexität kann die Anlage anfälliger für Störungen machen, und im Winter ist der Ertrag durch die geringere Sonneneinstrahlung begrenzt.
Wer ohnehin eine Photovoltaikanlage plant, kann auch überlegen, diese größer auszulegen und den erzeugten Strom für den Betrieb der Wärmepumpe zu nutzen. Eine weitere innovative Option sind Photovoltaik-Thermie-Anlagen (PVT-Anlagen), die gleichzeitig Strom und Wärme produzieren. Diese Anlagen maximieren die Energieausbeute auf dem Dach und bieten eine umfassende Lösung.
Die richtige Größe des Warmwasserspeichers
Die Dimensionierung des Warmwasserspeichers ist entscheidend für Komfort und Effizienz. Ein zu kleiner Speicher führt dazu, dass das Warmwasser schnell zur Neige geht und die Wärmepumpe häufig unter Volllast nachheizen muss. Ein zu großer Speicher hingegen verursacht höhere Wärmeverluste, längere Aufheizzeiten und höhere Anschaffungskosten, zusätzlich zum erhöhten Platzbedarf.
Als Faustregel gilt ein Speichervolumen von etwa 50 Litern pro Person im Haushalt. Ein Vier-Personen-Haushalt benötigt demnach ungefähr 200 Liter. Neben der Haushaltsgröße beeinflussen weitere Faktoren die optimale Speichergröße:
- Die Leistung der Wärmepumpe und ihre Nachheizgeschwindigkeit
- Die gewünschte Speichertemperatur
- Die Qualität der Wärmedämmung des Speichers
- Das individuelle Zapfprofil, also ob der Warmwasserverbrauch über den Tag verteilt ist oder zu bestimmten Stoßzeiten auftritt (z.B. alle duschen morgens)
- Die Art der Armaturen (z.B. Sparduschköpfe reduzieren den Verbrauch)
Legionellenschutz: Eine Frage der Hygiene und Sicherheit
Legionellen sind Bakterien, die sich in warmem Wasser hervorragend vermehren und bei Einatmen zu gefährlichen Lungenentzündungen führen können. Sie gedeihen besonders gut bei Temperaturen zwischen 25 und 50 Grad Celsius. Genau dieser Temperaturbereich ist für Wärmepumpen, die dort am effizientesten arbeiten, problematisch.
Um Legionellen in Trinkwasserspeichern zu verhindern, muss das Warmwasser regelmäßig auf mindestens 60 Grad Celsius erhitzt werden. Bei 70 Grad sterben auch bereits bestehende Bakterienkolonien zuverlässig ab. Heizwasserspeicher sind nicht betroffen, da ihr Inhalt nicht mit dem Trinkwasser in Kontakt kommt.
Eine gängige Methode ist die sogenannte Legionellenschaltung, bei der der Speicher in bestimmten Intervallen auf 60 bis 65 Grad erhitzt wird. Das Umweltbundesamt weist jedoch darauf hin, dass dies das Wachstum nur kurzzeitig hemmt und nicht dauerhaft unterbindet. Die Verbraucherzentralen empfehlen daher, den Speicher dauerhaft auf 60 Grad Celsius zu betreiben. Dies geht zwar zulasten der Effizienz, da höhere Temperaturen einen erhöhten Stromverbrauch bedeuten, ist aber die sicherste Lösung für die Trinkwasserhygiene.
Manche Speicher sind mit einem Edelstahl-Wellrohr ausgestattet, das die Bildung von Biofilmen reduziert und somit die Hygiene verbessert. Diese Funktion erhöht zwar die Kosten, ersetzt aber die thermische Desinfektion nicht vollständig. Für Speicher über 400 Liter oder in gewerblichen Anlagen gelten strengere Vorschriften, die regelmäßige Legionellenprüfungen durch Labore gemäß der Trinkwasserverordnung vorschreiben.
Effizienz und Kosten der Warmwasserbereitung mit Wärmepumpen
Die Effizienz der Warmwasserbereitung ist oft geringer als die der Raumheizung, da höhere Temperaturen benötigt werden. Eine Wärmepumpe zur Warmwasserbereitung ist jedoch deutlich kostengünstiger im Betrieb als reine elektrische Lösungen. Sie ist oft nicht günstiger als eine Gasheizung, bietet aber den Vorteil des Klimaschutzes und der Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen. Mit eigenem Photovoltaik-Strom kann die Warmwasserbereitung mittels Wärmepumpe besonders kostengünstig werden.
Um die Effizienz weiter zu steigern und die Betriebskosten zu senken, gibt es mehrere Maßnahmen:
- Gute Speicherdämmung: Moderne Speicher verfügen über 10 bis 15 Zentimeter Dämmung.
- Dämmung von Anschlüssen und Rohrleitungen: Minimiert Wärmeverluste auf dem Weg zum Zapfpunkt.
- Zentrale Speicherplatzierung: Kurze Leitungswege reduzieren Verluste und beschleunigen die Warmwasserverfügbarkeit.
- Vermeidung langer Warmwasserleitungen: Jeder Meter Leitung bedeutet potenzielle Wärmeverluste.
- Gezielter Einsatz von Zirkulationsleitungen: Nur dort einsetzen, wo sie wirklich notwendig sind, da sie ebenfalls Energie verbrauchen.
- Bedarfsgerechte Nutzung: Warmwasser nicht unnötig laufen lassen und Sparduschköpfe sowie sparsame Armaturen verwenden.
Die passende Warmwasserlösung für jede Situation
Die ideale Warmwasserlösung hängt stark von der individuellen Situation ab. Bei der Planung einer neuen Wärmepumpenheizung, insbesondere wenn das Gebäude nicht mit sehr niedrigen Vorlauftemperaturen beheizt werden kann, ist eine normale Wärmepumpe mit integriertem Speicher oft die beste und häufigste Wahl.
Möchten Sie Ihre Heizung nicht ganzjährig für die Warmwasserbereitung nutzen, kann eine Brauchwasser-Wärmepumpe eine sinnvolle Ergänzung sein. Für Mehrfamilienhäuser mit sehr langen Leitungen bieten sich dezentrale Lösungen wie Frischwasserstationen oder Durchlauferhitzer an. Frischwasserstationen sind dabei effizienter und günstiger im Betrieb, während Durchlauferhitzer günstiger in der Installation sind.
Hohe Hygieneanforderungen erfüllen Frischwasserstationen und Durchlauferhitzer ohne Speicher besonders gut, da kein Warmwasser über längere Zeiträume steht. Wer maximale Unabhängigkeit und minimale Betriebskosten anstrebt und bereit ist, mehr zu investieren, findet in der Kombination mit Solarthermie eine gute Lösung. Haben Sie bereits eine Photovoltaikanlage oder planen eine, ist die Kombination mit Photovoltaik naheliegend, um den Eigenverbrauch des erzeugten Stroms zu maximieren.
Es ist ratsam, den individuellen Warmwasserbedarf und die Nutzungsgewohnheiten detailliert mit einem Fachbetrieb zu besprechen. Eine umfassende Beratung berücksichtigt die Haushaltsgröße, das Nutzungsverhalten, die bestehende oder geplante Heizungsanlage, Prioritäten bezüglich Kosten, Klimaschutz, Komfort und Hygiene, vorhandene oder geplante Photovoltaik- oder Solarthermieanlagen sowie das verfügbare Budget für Anschaffung und Betrieb.
