Warmes Wasser – viel Energie

Die Warmwasserbereitung hat nach der Raumheizung mit 8 % den zweitgrößten Anteil am Endenergieverbrauch der privaten Haushalte. In Neubauten mit sehr geringem Heizwärmebedarf kann dieser Anteil deutlich höher liegen.

Bei der Warmwasserbereitung greifen Umweltschutz und Energie sparen direkt ineinander: Wer weniger kostbares Trinkwasser zum Duschen, Waschen oder Spülen verbraucht, benötigt auch weniger Energie. Der Warmwasserverbrauch im Haushalt hängt stark von den individuellen Gewohnheiten des Einzelnen ab. So kann der tägliche Verbrauch 40 °C warmen Wassers pro Person zwischen 10 und 150 Liter betragen. Im Durchschnitt werden in Deutschland rund 35 Liter pro Person und Tag verbraucht. Etwa 25 % davon werden in der Küche gezapft, der Rest entfällt auf Reinigung und Körperpflege.

Die Brauchwarmwasserbereitung hat die Aufgabe, das mit einer Temperatur von etwa 10 °C zulaufende Kaltwasser auf die gewünschte Endtemperatur zu erwärmen. Um den durchschnittlichen täglichen Pro-Kopf-Warmwasserverbrauch von 35 Litern von 10 auf z. B. 40 °C zu erwärmen, ist eine Wärmemenge von 1,2 kWh notwendig. Diese Wärmemenge wird als Nutzwärmebedarf bezeichnet.

35 Liter Warmwasser sind schnell verbraucht. Durch sparsamen Umgang lässt sich jedoch der Warmwasserverbrauch um circa 30 % reduzieren.

Tipps

zum sparsamen Umgang mit Warmwasser

In vielen Mehrfamilienhäusern sind heute in Küche und Bad Warmwasserzähler installiert. Durch regelmäßige Zählerstandablesungen, z. B. in monatlichen Abständen, kann der tägliche Pro-Kopf-Verbrauch des eigenen Haushalts leicht ermittelt werden.

Duschen statt Baden, denn für ein Duschbad ist nur ein Drittel der Energie eines Wannenbades nötig.

Je länger die Anmischzeit (Zeitdauer, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist), desto größer die Wärmeverluste. Um eine Zeit raubende und Wasser verschwendende Temperaturregulierung zu vermeiden, empfehlen sich Einhebel- oder thermostatgesteuerte Mischarmaturen.

Bei älteren Zweihebel-Duscharmaturen kann zwischen Armatur und Duschschlauch ein Absperrventil eingebaut werden. Damit entfällt das langwierige Einstellen der gewünschten Wassertemperatur und es kann bequem zwischendurch das Wasser abgestellt werden. Die Montage dieses kostengünstigen Bauteils ist leicht selbst durchzuführen.

Geschirr spülen bei laufendem Wasser sollten Sie unbedingt vermeiden.

Oft große Verluste, die man nicht sieht Der Endenergieverbrauch zur Warmwasserbereitung liegt z. T. deutlich über dem Nutzwärmebedarf. Dies ist auf Umwandlungsverluste am Wärmeerzeuger und – je nach System – auf Speicher- und Verteilungsverluste zurückzuführen.

Zentrale und dezentrale

Warmwasserbereitung Brauchwarmwasser kann entweder dezentral in unmittelbarer Nähe der Zapfstelle (Waschbecken oder Dusche) oder zentral bereitet werden. Die zentrale Warmwasserbereitung wird in der Regel vom Wärmeerzeuger des Heizungssystems übernommen. Das Wasser wird zunächst in einem Speicher auf 45 bis 60 °C erwärmt und dann von dort an die Zapfstellen verteilt. Wird warmes Wasser angefordert, steht meist noch ausgekühltes Wasser in der Warmwasserleitung. Bei Bedarf muss daher zunächst so lange gezapft werden, bis warmes Wasser vom Speicher an die Zapfstelle nachgeflossen ist und dort zur Verfügung steht. Nach dem Zapfen bleibt warmes Wasser in der Leitung stehen und kühlt aus. Die so entstehenden Wärmeverluste werden als Verteilungsverluste bezeichnet.

Zirkulation

Lange Wartezeiten lassen sich durch so genannte Zirkulationssysteme vermeiden. Das warme Wasser wird hier von einer Zirkulationspumpe in einer Ringleitung umgewälzt. Wird Warmwasser benötigt, muss nur noch die Stichleitung zwischen Ringleitung und Zapfstelle gespült werden. Das Warmwasser ist praktisch sofort an der Zapfstelle verfügbar.

Ein Komfortgewinn durch kurze Wartezeit bedeutet allerdings auch erheblich höhere Verteilungsverluste, weil die gesamte Ringleitung ständig auf Speichertemperatur gehalten werden muss. Nur ein Teil dieser Verluste kommt im Winter der Raumwärme zugute.

Bei älteren Anlagen wurde die Zirkulationspumpe nicht vom Wärmeerzeuger gesteuert und lief somit ununterbrochen. Dies verursachte hohe Verteilungsverluste und führte zu einem unnötig hohen Pumpstrombedarf. In einem Einfamilienhaus betrug der Stromverbrauch der Warmwasserumwälzpumpe teilweise bis zu 400 kWh pro Jahr.

Daher schreibt die Energieeinsparverordnung grundsätzlich den Einbau bzw. die Nachrüstung von Zirkulationspumpen mit einer Zeitschaltuhr vor. Die Pumpe in Neuanlagen wird normalerweise direkt von der Regelung des Wärmeerzeugers gesteuert.

Zirkulation: aufwändiger Komfort

Abschalten der Zirkulation

In Mehrfamilienhäusern sind wegen der großen Leitungslängen Zirkulationssysteme unumgänglich. Je nach Zustand der Installation können die Verteilungsverluste die eigentliche Nutzwärme deutlich übersteigen.

Auch die meisten Einfamilienhäuser verfügen über ein Zirkulationssystem. Verzichtet man hier auf die Zirkulation und nimmt dadurch längere Wartezeiten in Kauf, lassen sich die Verteilungsverluste günstigenfalls um die Hälfte reduzieren. Im Vergleich dazu fallen bei dezentralen Systemen generell kurze Wartezeiten und sehr geringe Verteilungsverluste an.

Tipps zur Zirkulation

Die Zirkulationspumpe sollte nachts über die Zeitschaltuhr abgeschaltet werden. Im Einfamilienhaus kann der Betrieb der Zirkulationspumpe auch tagsüber an die individuellen Verbrauchsgewohnheiten angepasst werden. Eine weiter gehende Reduktion der Zirkulationsverluste ist durch eine Handsteuerung der Pumpe, z. B. mit einem Schalter im Bad oder in der Küche, möglich.

Dezentrale Warmwasserbereitung

Für einzelne Zapfstellen mit verhältnismäßig geringen Entnahmemengen (z. B. Waschund Spülbecken) werden elektrisch beheizte Kleinspeicher (Speichervolumen 5 bis 10 Liter) verwendet. Sollen mehrere unmittelbar benachbarte Zapfstellen (z. B. Waschbecken, Dusche und Spülbecken) versorgt werden, bieten sich Platz sparende elektrische oder gasbeheizte Durchlauferhitzer und Vorratswasserheizer sowie mit Nachtstrom elektrisch beheizte Speicher mit einem Volumen von 80 bis 150 Litern an.

Elektrisch beheizte Durchlauferhitzer benötigen hohe Leistungen. Ihr Anschluss an das Stromnetz muss deshalb vom zuständigen Energieversorgungsunternehmen genehmigt werden. Da für diese Geräte ein dreiphasiger Stromanschluss erforderlich ist, dürfen sie nur vom Elektro-Installateur montiert werden. Vollelektronische Geräte garantieren gleich bleibende Zapftemperaturen und sind daher auch zum Duschen geeignet.

Elektrisch beheizte Speicher haben deutlich geringere Anschlussleistungen, führen jedoch zu höheren Wärmeverlusten.

Alle dezentralen Systeme haben den Vorteil, dass die einzelnen Wärmeerzeuger gezielt zubzw. abgeschaltet werden können und dass die Warmwassertemperatur individuell an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst
werden kann.

Tipps

zur dezentralen Warmwasserbereitung

Um Speicherverluste möglichst gering zu halten, sollten Sie elektrisch beheizte Kleinspeicher bei Nichtbedarf vollständig abschalten. Stellen Sie die Temperatur von Speichern bedarfsgerecht und möglichst niedrig ein.

Schalten Sie aufgeheizte Kleinspeicher- und Kochendwassergeräte bereits vor dem Zapfen wieder aus, wenn nach dem Zapfvorgang kurzfristig kein weiterer Warmwasserbedarf besteht. Andernfalls wird der Speicher sofort wieder unnötig aufgeheizt.

Werden Gasgeräte eingesetzt, jährlich den Brenner einstellen und die Düsen reinigen lassen.

Zentrale Warmwasserbereitung

Hier übernimmt der Wärmeerzeuger der Raumheizung meist auch die Warmwasserbereitung. Um eine optimale Betriebsweise des Wärmeerzeugers zu erreichen, verfügen solche zentralen Systeme über einen Brauchwarmwasserspeicher.

Durch die kombinierte Wärmeerzeugung für Raumheizung und Warmwasser verringern sich die Jahresnutzungsgrade um 5 bis 10 %.

Für selten genutzte, entfernt liegende Zapfstellen (z. B. Gäste-WC) kann es energetisch günstiger sein, diese von der zentralen Versorgung abzukoppeln und mit einem elektrisch beheizten Kleinspeicher auszustatten.

Vorteilhaft ist auch der Einsatz einer Warmwasser-Wärmepumpe. Sie setzt erwärmte Umgebungsluft, z. B. die Abwärme der Heizung, zur Brauchwassererwärmung ein. Dadurch wird Energie eingespart und die Wärmepumpe leistet einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz.

Der Energieverbrauch von Warmwasser-Wärmepumpen ist gering. Nur rund ein Drittel der zur Wassererwärmung benötigten Energie kommt aus dem elektrischen Netz. Positive Nebeneffekte der Warmwasser-Wärmepumpe sind die Kellerentfeuchtung und die Raumabkühlung.

Warmwasser-Wärmepumpen sind als Kompaktgeräte für die Innenaufstellung konzipiert. Ein nachträglicher Einbau, z. B. im Altbau, ist problemlos möglich.

Tipps

zum zentralen Warmwasserspeicher

Um die Speicherverluste zu begrenzen, sollte die Speichertemperatur auf Werte zwischen 45 und 55 °C eingestellt werden.

Damit bei dieser niedrigen Temperatur eine Gefährdung durch Legionellen vermieden wird, sollten Sie den Speicher einmal wöchentlich auf 60 °C aufheizen.

Moderne Regelungssysteme können so eingestellt werden, dass der Wärmespeicher nur unmittelbar vor typischen Warmwasserbedarfszeiten, z. B. zweimal am Tag, aufgeheizt wird.

Dadurch steht ständig warmes Wasser zur Verfügung und die Taktungshäufigkeit des Wärmeerzeugers sowie die Speicherverluste reduzieren sich.

Wer im Sommer keinen Wert darauf legt, ständig warmes Wasser zur Verfügung zu haben, kann im Einfamilienhaus weiter gehende Einsparungen erzielen, indem er den Speicher nur bei Bedarf aufheizt und ansonsten den Wärmeerzeuger einschließlich Regelung vollständig abschaltet.

Beim Einsatz älterer Speicher lohnt sich das nachträgliche Anbringen einer zusätzlichen Wärmeisolierung.

Solarkollektoren

Warmes Wasser von der Sonne

Mit Solarkollektoren wird Sonneneinstrahlung in Wärme umgewandelt. Neben der Erwärmung von Schwimmbasins in Freibädern ist vor allem die Bereitung von Brauchwarmwasser ein sinnvoller Einsatzbereich. Hierzu werden inzwischen von verschiedenen Herstellern ausgereifte Komplettsysteme angeboten.

Die Kollektoren sollten mit Südausrichtung und unter einem Neigungswinkel zwischen 20° und 60° gegen die Horizontale montiert werden. Bei sinnvoller Auslegung – z. B. 6 Quadratmeter Kollektorfläche für einen Vierpersonen-Haushalt – decken solche solarthermischen Systeme bis zu 60 % des jährlichen Brauchwarmwasser-Wärmebedarfs. Der Primärenergieverbrauch zur Warmwasserbereitung lässt sich auf etwa die Hälfte reduzieren. Damit ist die solarthermisch unterstützte Warmwasserbereitung das mit Abstand umweltfreundlichste System.

Zur Brauchwarmwasserbereitung können Flachkollektoren, Vakuum-Röhrenkollektoren und in Sonderfällen auch Absorber verwendet werden.

Bei Flachkollektoren dringt die Solarstrahlung durch die transparente Abdeckung und trifft auf die schwarze Absorberfläche. Diese erwärmt sich und gibt die Wärme an ein mit Wasser bzw. mit einem Wasser-/Glykolgemisch gefülltes Rohrleitungssystem ab. Gegen rückseitige Wärmeverluste ist der Kollektor durch eine Wärmedämmung geschützt. Aufgrund ihres günstigen Preis-Leistungs-Verhältnisses werden im Wesentlichen Flachkollektoren zur Brauchwarmwasserbereitung eingesetzt.

Die Absorberfläche von Vakuum-Röhrenkollektoren ist in eine evakuierte Glasröhre eingeschlossen. Dadurch verringern sich die Wärmeverluste, erhöhen sich die Wirkungsgrade und werden geringere Kollektorflächen benötigt. Wegen ihrer aufwändigen Herstellung ist diese Kollektorbauart jedoch vergleichsweise teuer. Da Röhrenkollektoren im Gegensatz zu Flachkollektoren auch bei niedriger Außentemperatur Warmwassertemperaturen von über 30 °C erreichen, sind sie gleichermaßen zur Unterstützung der Raumheizung geeignet.

System	Vakuum- Röhrenkollektor	Flachkollektor	Absorber
Abdeckung gegen Wärmeabstrahlung	Glasröhre	Glas- oder Acrylscheibe	keine
Dämmung gegen Wärmeverlust der Rückseite	Vakuum	Dmmaterial (etl. Vakuum)	keine
Betriebs- temperatur	bis 150 °C	bis 100 °C	bis 35 °C
Einsatzgebiet	Warmwasser- bereitung, Heizung, Prozeßwärme	Warmwasser- bereitung, Heizung	Schwimmbad- wasserer- wärmung, Wärmequelle für Wärmepumpen

Solarabsorber

Im Gegensatz zu Kollektoren sind Absorber weder mit einer Dämmung noch mit einer Glasabdeckung ausgerüstet. Sie haben daher unmittelbaren Kontakt zur Umgebung und nehmen neben der Solarstrahlung auch Umweltwärme auf. Diese kostengünstigen Systeme werden aufgrund ihres niedrigen Temperaturniveaus hauptsächlich zur Schwimmbad- und Duschwassererwärmung im Sommer eingesetzt.

Aufbau solarthermischer Systeme

Solarkollektoren können nur in Verbindung mit zentralen Brauchwarmwasser-Bereitungssystemen eingesetzt werden. Neben dem eigentlichen Solarkollektor sind ein größerer Warmwasserspeicher mit einem Volumen von ca. 80 bis 100 Litern pro Person und eine Regelungseinheit mit Sole-Umwälzpumpe erforderlich. Diese wird von der Regelung eingeschaltet, wenn die Kollektortemperatur die Temperatur im unteren Speicherbereich um einige Grad übersteigt.

Im Winter bzw. während längerer Schlechtwetterperioden muss mit einem zusätzlichen Wärmeerzeuger nachgeheizt werden. Wenn möglich, sollte dies über einen zusätzlichen Wärmetauscher durch den Wärmeerzeuger des Heizungssystems erfolgen. In manchen Fällen ist eine Nachheizung des Speichers über einen elektrischen Heizstab mit Nachtstrom sinnvoll.

Kosten

Handelsübliche Komplettsysteme zur Versorgung eines Vier-Personen-Haushaltes im Einfamilien- bzw. Reihenhaus umfassen einen Flachkollektor mit einer Fläche von 6 Quadratmetern und einen 300-Liter-Warmwasserspeicher. Die Kosten solcher Komplettsysteme, einschließlich Regelung, Wärmetauscher und Montage, liegen zwischen 3.500 und 6.000 Euro. Nur in besonders günstigen Fällen kommt man mit Solarkollektoren in die Nähe der Wirtschaftlichkeit.

Die meisten solarthermischen Systeme werden auch als Bausat angeboten. Erfahrene Heimwerker können durch Selbstmontage etwa 20 % der Gesamtkosten sparen.

In letzter Zeit wurden verstärkt Sonnenenergie-Fördervereine gegründet. Diese bieten die Beteiligung an Einkaufsgemeinschaften für solarthermische Anlagen an und darüber hinaus Beratung bei Kauf und Montage.