Höhere Effizienz und geringere Kosten?

Kompakt informieren

• Um die Vor- und Nachteile zentraler und dezentraler Trinkwassererwärmung in Kombination mit ­einer Wärmepumpe abzuwägen, ist eine genaue objektspezifische Analyse erforderlich.
• Die Dezentralisierung verringert die Investitionskosten für die Wärmepumpen-Anlage und häufig auch für die Trinkwasser-Installation. Bereitstellungsverluste werden vermieden und die Effizienz des Heizungssystems verbessert.
• Trotz geringerer Energieeffizienz zum Zeitpunkt ­ der Trinkwassererwärmung kann im Gesamtsystem im Jahresverlauf eine höhere Energieeffizienz erzielt werden. Für die Bewertung der Energiekosten sind zusätzlich die Stromtarife zu berücksichtigen.

Im Wärmepumpenmarkt haben Luft/Wasser-Wärmepumpen in den letzten Jahren das größte Wachstum erzielt. Einst ein Nischenprodukt, haben sie laut Absatzstatistik des Bundesverbands Wärmepumpe (BWP) im Jahr 2010 den erdgekoppelten Systemen die Führung abgenommen und hatten 2011 einen Marktanteil von 57 % (Webcode 346712). Zwar gab es zuletzt auch abschreckende Probleme bei wenigen Erdwärmebohrungen und die Genehmigung von Erdwärmesonden ist vielerorts noch sehr kompliziert – die aktuelle Bedeutung der Luft/Wasser-Wärmpumpe ist aber hauptsächlich auf geringere Investitionskosten und technische Entwicklungen mit deutlicher Effizienzsteigerung zurückzuführen. Der Trend zur Luft/Wasser-Wärmepumpe wird sich darum fortsetzen.

Die Physik lässt sich allerdings nicht ändern: Sind höhere Systemtemperaturen zur Trink­wassererwärmung erforderlich, verringert dies die Leistungszahl eine Wärmepumpe. Bei der aufstrebenden Luft/Wasser-Wärmepumpe ist der Einfluss im Auslegungspunkt durch den erforderlichen Temperaturhub größer als bei ­einer Sole/Wasser-Wärmepumpe. Gleichzeitig gewinnt die Trinkwassererwärmung bei einer zentralen Lösung kontinuierlich an Bedeutung, denn der Wärmebedarf zur Raumheizung sinkt durch bessere Gebäudedämmung und effizientere Technik, der Wärmebedarf für die Trinkwassererwärmung wird aber vorwiegend von höheren Komfortansprüchen geprägt. Die zentrale Trinkwassererwärmung wird darum schon seit einiger Zeit generell hinterfragt, bei Wärmepumpenlösungen existiert aber eine größere Empfindlichkeit bei der Wirtschaft­lichkeit.

Parallel dazu haben Durchlauferhitzer in den letzten Jahren eine echte Renaissance erlebt – denn auch hier wurden neue Lösungen verfügbar: Elektronische Durchlauferhitzer gewährleisten heute (erste Geräte sind seit 1986 im Markt) eine gleichbleibende Wassertemperatur unter allen Betriebsbedingungen – die Einregulierung mit Wasser- und Energieverlusten vor der eigentlichen Nutzung, unfreiwillige „Wechselbäder“ beim Duschen und die Zwangsbeimischung von kaltem Wasser zur Temperaturregelung sind damit passé Abb. 4. Bei typischen Nutzungssituationen in Wohngebäuden wurde so für elektronische Durchlauferhitzer eine 20%ige Energie- und Wasserersparnis gegenüber den früher gebräuchlichen hydraulischen Geräten mit „grober“ Leistungssteuerung ermittelt. Der Komfortgewinn lässt sich nicht in Zahlen fassen, die Begeisterung von Kunden nach einem „Upgrade“ spricht jedoch für sich selbst.

Objektspezifische Gesamtbetrachtung

Obwohl die Vorzüge von zentralen Heizungs-Wärmepumpen und dezentralen elektronischen Durchlauferhitzern bereits in zahlreichen Objekten erfolgreich kombiniert worden sind, rät Andreas Christmann, Energieexperte bei Vaillant, stets zu einer objektspezifischen Gesamtbetrachtung: „Es müssen viele Dinge beachtet werden. Die Arbeitsbedingungen der Wärmepumpe, Energiekosten, Zirkulationsverluste, Wartungs-, Investitions- und Abrechnungskosten spielen eine Rolle. Und die Nutzung macht einen großen Unterschied: Muss die Wärmepumpe größer dimensioniert werden, damit in einem Bürogebäude warmes Wasser zum Händewaschen zur Verfügung steht oder müssen die Wärmepumpe und ein Wärmespeicher sogar so ausgelegt sein, dass die Sperrzeiten in einem Wohngebäude überbrückt werden können?“

„Einer pauschalen Empfehlung sollte man keinesfalls folgen, sondern individuell planen und berechnen, welche Lösung für den geforderten Komfort am wirtschaftlichsten ist. Ebenso müssen die Anforderungen der Energieeinsparverordnung und des Erneuerbare-Ener­gien-Wärmegesetzes beachtet werden. Auch die Kriterien von Förderprogrammen können einen Einfluss haben. Nachrechnen kann sich aber lohnen. Wir haben die Erfahrung gesammelt, dass besonders bei größeren Gebäuden die Kombination von zentraler Heizungs-Wärmepumpe und dezentralen elektronischen Durchlauferhitzern Vorteile hat.“

Anhaltspunkte für die Planung

Wie groß ist das Warmwasser-Verteilsystem des Gebäudes? Bereits in einfachen Zwei­familienhäusern können die Verteilwege für das Warmwasser umfangreich sein. Sowohl die Investitionskosten für das Verteilsystem als auch die Betriebskosten durch die Zirkula­tionspumpe und der Wärmeverlust in der Warmwasserverteilung bilden eine feste Größe. In kleinen Objekten ohne Zirkulations­leitung fallen dagegen Ausstoßverluste (Wasser und Wärme) an. In Mehrfamilien­häusern kann bei der zentralen Trinkwassererwärmung auf eine Zirkulation nicht verzichtet werden, bei einer dezentralen Trinkwasser­erwärmung muss jedoch nur eine Kaltwasserleitung verlegt werden.

Wie wird die Trinkwasserhygiene sichergestellt? Hinlänglich bekannt sind die gesetzlichen Vorschriften zum Legionellenschutz, sie verlangen die Einhaltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik. Der Aufwand ist bei einer zentralen Trinkwassererwärmung deutlich höher; die Novelle der Trinkwassererwärmung hat für vermietete Wohnobjekte mit „Großanlagen und Duschen“ im November 2011 eine regelmäßige Untersuchungspflicht eingeführt. Die größte Herausforderung in Gebäuden mit mehreren Nutzungseinheiten ist es jedoch, den bestimmungsgemäßen Gebrauch zu gewährleisten – also Stagnation sicher zu vermeiden. Bei der dezentralen Trinkwassererwärmung lassen sich die Vorgaben mit minimalem Aufwand umsetzen.

Wie hoch sind die Investitionskosten der Wärmepumpe? Besteht die Möglichkeit, die Wärmepumpe eine Baugröße kleiner zu wählen, wenn sie die Trinkwassererwärmung nicht übernehmen muss? Kann eventuell sogar die Quellenerschließung, insbesondere bei erdgekoppelten Wärmepumpen, kleiner ausfallen? Müssen Sperrzeiten zur Nutzung eines günstigeren Tarifs überbrückt werden?

Welche Verbrauchsgewohnheiten haben die Nutzer? Die Trinkwassererwärmung ist nach der Raumheizung der zweitgrößte Endenergieverbraucher in deutschen Haushalten. Abhängig von den Verbrauchsgewohnheiten liegen die Kosten in einer typischen Bandbreite von 8 bis 20 % bezogen auf den Gesamt­energieverbrauch. Der Luxus, an allen Zapf­stellen jederzeit warmes Wasser in nahezu ­beliebiger Menge zu erhalten, hat einen Preis. Doch der Warmwasserverbrauch und seine ­Kosten hängen extrem von den Gewohnheiten des Einzelnen ab. Wenn das Objekt eine indi­viduelle Betrachtung ermöglicht, sollte diese unbedingt vorgenommen werden. Das schützt vor bösen Überraschungen. Vielleicht ermög­lichen aber schon demnächst zeitvariable Stromtarife zu bestimmten Zeiten das Duschen zum Sparpreis...

Wie viele Zapfstellen für Warmwasser sind im Gebäude vorgesehen? Naturgemäß steigt beim Einsatz von elektronischen Durchlauferhitzern der Investitionsaufwand mit jeder Warmwasserzapfstelle. Auch die Elektroinstallation für Durchlauferhitzer wird bei einer überdurchschnittlichen Anzahl von Geräten in einem Gebäude zum mitentscheidenden Faktor. Elektronische Durchlauferhitzer können aber ohne großen Komfortverlust auch mehrere Zapfstellen bedienen.

Erfolgt eine verbrauchsabhängige Abrechnung? Die verbrauchsabhängige Abrechnung gemäß der Verordnung über Heizkostenabrechnung (HeizkostenV) erfordert bei der zentralen Trinkwassererwärmung einen deutlich höheren Geräte- und Dienstleistungsaufwand als bei der dezentralen, elektrischen Trinkwassererwärmung.

Wie hat sich der Warmwasserverbrauch in den letzten Jahren entwickelt? Die An­sprüche an die Trinkwassererwärmung und ihre Rahmendaten haben sich im Zeitverlauf deutlich geändert. Anfang der 1980er-Jahre lag der Pro-Kopf-Verbrauch laut Umweltbundesamt bei 145 l/d, davon etwa 36 l als Warmwasser. Unter anderem durch Wasser sparende Installationen beträgt der Pro-Kopf-Verbrauch heute 120 l/d, davon jedoch fast 60 l/d als Warmwasser. Wasser ist zunehmend zum Wohlfühlfaktor geworden, der Wellness nicht nur symbolisiert, sondern auch umsetzt und verwirklicht. Der ohnehin gestiegene Warmwasserverbrauch sollte zum einen mit möglichst geringem Energieeinsatz gedeckt werden, zum anderen jedoch beim Öffnen der jeweiligen Zapfstelle sofort zur Verfügung ­stehen. Bei zentralen Systemen kann die schnelle Verfügbarkeit von Warmwasser nur über die Zirkulation mit entsprechenden ­Verlusten realisiert werden, zudem ist sie ab einer bestimmten Systemgröße aus hygienischen Gründen erforderlich.

Fazit

Die Kombination von Heizungs-Wärmepumpe und elektronischem Durchlauferhitzer setzt auf die Stärken der beiden Lösungen. Während die Wärmepumpe von der Notwendigkeit befreit wird, höhere Temperaturen zur Trinkwassererwärmung bereitzustellen, sorgen Durchlauferhitzer genau nach Bedarf für das benötigte Warmwasser. Im Ergebnis kann eine insgesamt geringere Investition und eine höhere Energieeffizienz der Gesamtanlage erreicht werden. Ein sorgfältiger Systemvergleich ist dazu aber unumgänglich. •

Mehr Infos zum Thema in den TGAdossiers Wärmepumpe und Trinkwasserhygiene: Webcode 718 bzw. 1057

TGA-Planer: Die Vor- und Nachteile zentraler und dezentraler Trinkwassererwärmung haben in der Kombination mit einer elektrischen Wärmepumpe eine andere Bedeutung als in der Kombination mit ­einer Öl-, Gas- oder Biomasseheizung, zudem gibt es Abhängigkeiten von der Gebäudegröße.

Anlagenbauer: Die Energieeffizienz einer Wärmepumpenanlage wird durch eine angeschlossene Trinkwassererwärmung verringert, meistens ist auch eine leistungsstärkere Wärmepumpe erforderlich. Bei ­einer dezentralen Trinkwassererwärmung lässt sich die Trinkwasserhygiene einfacher gewährleisten.

Bauherren: Ob sich die Kombination zentrale Heizungswärmepumpe und dezentrale elektrische Trinkwassererwärmung mit elektronischen Durchlauferhitzern energetisch und finanziell lohnt, lässt sich nicht pauschal beantworten, sondern erfordert eine sorgfältige Gesamtbetrachtung. Die Option eines nachträglichen Systemwechsels kann in der Regel nicht vorgehalten werden.

Elternhaus Dresden

Das „Elternhaus“ der Kinderhilfe Dresden Abb. 2, in unmittelbarer Nachbarschaft zur Uni-Klinik, besteht aus 13 kleinen Wohnungen. Während der Behandlungsdauer ihrer Kinder dürfen die Eltern hier auf Einladung des gemeinnützigen Vereins kostenlos auch über einen längeren Zeitraum hinweg wohnen. Die rund 30 m² großen Appartements verfügen neben Schlafgelegenheit, Sitzgruppe und Badezimmer über eine kleine Küche. Hinzu kommen Gemeinschaftsräume, wo sich die Gäste treffen und austauschen können. Um die Betriebskosten trotz kontinuierlich steigender Energiepreise dauerhaft im Griff zu behalten, favorisierten die Haustechnikplaner deswegen die Nutzung regenerativer Energien: Die Installation einer Wärmepumpe lag auf der Hand, auch gestützt durch die in der Region typische Mischung aus Schwemmboden, Fels und Festgestein mit hervorragender Entzugsleistung. Der gut gedämmte Baukörper mit rund 700 m² Wohn- und Nutzfläche wird über eine Sole/Wasser-Wärmepumpe mit 27 kW Heizleistung, fünf Erdwärmesonden mit jeweils 100 m Teufe und einen 750-l-Pufferspeicher beheizt. Die Wärmeübergabe erfolgt über eine Flächenheizung mit insgesamt 60 Heizkreisen, die auf 35/28 °C ausgelegt worden sind.

Um die günstigen Bedingungen für die Beheizung sicherzustellen, wurde die Trinkwassererwärmung von der Wärmeerzeugung abgekoppelt. Denn unter Berücksichtigung der Gleichzeitigkeit müsste bei einer zentralen Trinkwassererwärmung eine große Warmwasser- oder Wärmemenge vorgehalten werden – die aber nur an wenigen Tagen tatsächlich abgerufen wird. Die Wärmepumpe müsste größer dimensioniert werden und würde überwiegend die Wärmeverluste des Speichers und der Zirkulation ausgleichen, wozu besonders hohe Vorlauftemperaturen erforderlich sind. Alternativ könnte die Temperaturhaltung über einen direktelektrischen Heizeinsatz erfolgen. Als wesentlich kostengünstiger stellte sich dagegen die dezentrale Trinkwassererwärmung über vollelektronische Durchlauferhitzer dar: Es gibt keine Bereitstellungsverluste und der Betriebsstrom für Lade- und Zirkulationspumpen entfällt. Der Installationsaufwand für die Trinkwarmwasseranlage halbierte sich annähernd, da keine Zirkulations- und Warmwasserzuleitungen installiert werden mussten. Trotz der Installation von insgesamt 15 Durchlauferhitzern VED E exclusiv Abb. 3 fielen die Investitionskosten spürbar niedriger aus. Auch im Betrieb zahlt sich die Entscheidung aus. Denn für ­einen bestimmungsgemäßen Betrieb müsste im Dresdner „Elternhaus“ in Zeiten mit geringer Auslastung das bevorratete Warmwasser verworfen werden.

ist freier Fachjournalist und ­Inhaber der Fachpresseagentur Kommunikations-Management Schellhorn in Haltern am See und Herne. Telefon (0 23 64) 10 81 99, info@die-agentur.sh