Warmwasserbereitung | Vergleich: Systeme, Kosten, Vor- und Nachteile

Warmwasserbereitungsanlagen werden in unterschiedlichen Systemen angeboten. Sie lassen sich grob in dezentrale und zentrale Systeme unterteilen. Bei dezentralen Warmwasserbereitungssystemen erfolgt die Erwärmung des Trinkwassers immer direkt oder in unmittelbarer Nähe der Entnahmestelle. Die zentrale Warmwasserbereitung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser an einem zentralen Ort erwärmt wird und erst über ein entsprechendes Verteilungsnetz zu den Entnahmestellen gelangt.

Bei der Auswahl des Systems sollte die Wirtschaftlichkeit der Warmwasser-bereitungsanlage im Vordergrund stehen. Dabei ist die Solarenergienutzung ein wichtiger Aspekt.

Folgende Unterteilung bietet sich für die Kategorisierung von Warmwasser-bereitungsanlagen an:

Dezentrale Warmwasserbereitung

- Gas-Durchlauferhitzer
- Elektro-Durchlauferhitzer
- Elektro-Kleinspeicher

Zentrale Warmwasserbereitung

- Direkt gasbeheizte Speicher
- Indirekt erwärmte Speicher einer Zentralheizung
- Warmwasser-Wärmepumpe
- Zirkulation

Solarenergienutzung

Gas-Durchlauferhitzer

Gas-Durchlauferhitzer geben kontinuierlich warmes Wasser ab, da sie das durchfließende Wasser unmittelbar beim Gebrauch erwärmen. Fehlt eine Leistungsregelung, muss insbesondere bei Benutzung mehrerer Zapfstellen mit Schwankungen der Wassertemperatur gerechnet werden. Einsatzgebiet ist hier besonders die Warmwasserversorgung für einzelne Zapfstellen, aber auch für die Gruppenversorgung mit reduzierten Zapfmengen. Als Energieträger kommen hier Erdgas oder Flüssiggas zum Einsatz.

Es sind folgende Energieverluste zu berücksichtigen:

Deutliche Einregulierverluste bei gleichzeitiger Nutzung mehrerer Zapfstellen.
Zusätzlicher Verbrauch, bei ständig brennender Zündflamme (heute eher unüblich).
Leitungsverluste sind abhängig von der Entfernung zur Zapfstelle.
Bei kleinen Zapfmengen hoher anteiliger Verlust durch Aufheizung des Wärmeaustauschers im Gerät.

Vorteile

Die Bilanz des Primärenergieeinsatzes ist in der Regel deutlich besser als bei Elektro-Durchlauferhitzern.
Geräte mit elektronischer Zündung sind bei kleinen Zapfraten deutlich günstiger als die Variante mit Zündflamme.
Die Investitionskosten sind relativ niedrig.

Nachteile

Im Vergleich zu Systemen mit Speicher ist die Zapfleistung bei hohen Abnahmen unbefriedigend.
Bei einem hohen Warmwasserverbrauch ist ein System mit Speicher deshalb auf Dauer eventuell wirtschaftlicher.

Elektro-Durchlauferhitzer

Elektronisch geregelte Elektro-Durchlauferhitzer

Bei elektronisch geregelten Elektro-Durchlauferhitzern wird die Heizleistung stufenlos durch einen Mikroprozessor geregelt, wodurch kontinuierlich warmes Wasser bei nahezu gleich bleibender Temperatur abgegeben wird. Gegenüber hydraulisch geregelten Geräten sind Energieeinsparungen von bis zu 20 % möglich. Einsatzgebiete sind die Warmwasserversorgung für einzelne Zapfstellen, aber auch die Gruppenversorgung mit reduzierten Zapfmengen (zum Beispiel im Bad für Waschbecken, Dusche und Wanne) ist möglich. Energieträger ist elektrischer Strom.

Vorteile

Es entstehen praktisch keine Einregulierverluste.
Die Leitungsverluste sind abhängig von der Entfernung zur Zapfstelle, aber in der Regel gering.

Nachteile

Der Primärenergieeinsatz ist im Vergleich zu Warmwasserbereitungssystemen mit Öl oder Gas ungefähr dreimal so hoch.
Die Verbrauchskosten sind relativ hoch: 28 – 30 Cent/kWh im Hochtarif und damit sind auch die Gesamtkosten relativ hoch.
Der Komfort ist auf Grund der relativ geringen Durchflussmenge von typischerweise 9 bis 12 Liter pro Minute und der daraus resultierenden langen Wannenfüllzeit sowie einer hohen Temperaturgenauigkeit und -konstanz ebenfalls nicht sehr hoch.

Hydraulisch geregelte Elektro-Durchlauferhitzer

Hydraulische Elektro-Durchlauferhitzer regeln die Erwärmung des Wassers in Abhängigkeit von der durchlaufenden Wassermenge über zwei feste Leistungsstufen. Das kann zu erheblichen Temperatursprüngen bei der Warm-wasserentnahme führen. Einsatzgebiete sind auch hier die Warmwasserversorgung für einzelne Zapfstellen, aber auch eine Gruppenversorgung mit reduzierten Zapfmengen (zum Bespiel im Bad für Waschbecken, Dusche und Wanne). Energieträger ist elektrischer Strom.

Vorteile

Die Leitungsverluste sind abhängig von der Entfernung zur Zapfstelle, aber in der Regel gering.

Nachteile

Der Primärenergieeinsatz ist im Vergleich zu anderen Warmwasserbereitungssystemen sehr hoch.
Die Verbrauchskosten sind auch hier relativ hoch mit 28 - 30 Cent/kWh und damit steigen auch die Gesamtkosten entsprechend.
Der Komfort ist durch die relativ geringe Durchflussmenge von in der Regel 9 bis 12 Litern pro Minute und der daraus resultierenden relativ langen Wannenfüllzeit sowie erheblichen Temperaturschwankungen beeinträchtigt.

Elektro-Kleinspeicher

Elektro-Kleinspeicher werden ausschließlich zur Versorgung einzelner Zapfstellen eingesetzt. Wegen ihrer geringen Speichermenge von 5 bis 10 Litern sind sie nur für kleine Zapfmengen an Waschbecken oder der Spüle, jedoch nicht für Dusche oder Badewanne geeignet. Die Verluste sind in der Regel gering. Allerdings treten bei ständiger Bereitschaft Speicherverluste von etwa 0,5 kWh pro Tag auf. Es gibt spezielle Abschaltvorrichtungen, die bei seltenem Gebrauch die Speicherverluste minimieren, aber auch kurze Wartezeiten bedingen. Als Alternative zum Kleinspeicher eignen sich Mini- bzw. Kleinstdurchlauferhitzer, die elektronisch geregelt und ohne Speicher sparsam im Verbrauch sind aber auch höhere Anschaffungskosten haben.

Direkt gasbeheizte Speicher

Bei direkt gasbeheizten Speichern wird das Wasser im Speicherbehälter über einen Gasbrenner aufgeheizt und auf Vorrat gehalten. Diese Geräte können kurzfristig große Wassermengen zur Verfügung stellen, die Wärmeverluste sind jedoch um einiges höher als bei indirekt erwärmten Speichern. Einsatzgebiet ist die Warmwasserversorgung für Ein-, Zwei- und Mehrfamilienhäuser. Energieträger ist Erdgas oder Flüssiggas.

Vorteile

Die Bilanz des Primärenergieeinsatzes ist deutlich besser als bei Elektro-Durchlauferhitzern, aber etwas schlechter als bei indirekt beheizten Speichern (im Ganzjahresbetrieb).
Die Verbrauchskosten sind mit ca. 6 bis 7 Cent/kWh (Erdgas) niedrig.
Bei Nutzung von Flüssiggas sind die Energiekosten mit 8-9 Cent/kWh etwas höher. Die Gesamtkosten sind etwas niedriger als bei indirekt beheizten Speichern, aber höher als bei Gas-Durchlauferhitzern oder Kombi-Wasserheizern.
Guter Komfort mit hohen Durchflussmengen und sehr guter Temperaturgenauigkeit und -konstanz.

Nachteile

Es treten hohe systembedingte Auskühlverluste auf. Die Leitungsverluste steigen mit der Entfernung zur Zapfstelle.

Indirekt erwärmte Speicher einer Zentralheizung

Indirekt erwärmte Speicher sind an den Heizkessel einer Öl- oder Gasheizung angeschlossen. Sie werden über einen Wärmetauscher durch das Kesselwasser aufgeheizt. Eine Vorrangschaltung sorgt dafür, dass bei Bedarf die gesamte Kesselleistung für eine schnelle Aufheizung des Speicherinhalts zur Verfügung steht. Einsatzgebiet ist die Warmwasserversorgung für Ein-, Zwei- und Mehrfamilienhäuser. Energieträger sind Erdgas (evtl. Flüssiggas) oder Heizöl. Je nach Dämmung treten mehr oder weniger Speicherverluste auf. Die in der Regel geringen Leitungsverluste steigen mit der Entfernung zur Zapfstelle. Für die Verluste ist der Nutzungsgrad des Kessels entscheidend, denn auch bei neuen Kesseln im reinen Sommer-Warmwasser-Betrieb liegt der Nutzungsgrad nur bei etwa 50 %.

Vorteile

Die Verbrauchskosten sind mit 6 bis 7 Cent/kWh (Erdgas) niedrig. Bei Nutzung von Flüssiggas sind die Energiekosten mit 8-9 Cent/kWh etwas höher.
Der Komfort ist mit hohen Durchflussmengen und sehr guter Temperaturgenauigkeit und -konstanz hoch.
Die Bilanz des Primärenergieeinsatzes ist etwa doppelt so gut wie bei Elektro-Durchlauferhitzern.

Warmwasser-Wärmepumpe

Die Warmwasser-Wärmepumpe bereitet das Brauchwasser zum Beispiel über die warme Abluft von Anlagen zur kontrollierten Wohnungslüftung auf oder entnimmt die Wärme direkt aus dem Aufstellraum bzw. indirekt aus den angrenzenden Räumen durch Transmissionswärme. Als zusätzliche Energiequelle wird elektrische Energie benötigt. Einsatzgebiet ist die zentrale Warmwasserversorgung, meist in Ein- und Zweifamilienhäusern. Energieträger sind elektrischer Strom und Umgebungswärme. Je nach Dämmung treten Speicherverluste auf, diese sind aber in der Regel gering. Allerdings kommt es zur Abkühlung des Aufstellraumes und dadurch zu zusätzlichen Transmissionsverlusten in beheizten Räumen. Die Leitungsverluste steigen mit der Entfernung zur Zapfstelle. Die Bilanz des Primärenergieeinsatzes ist vergleichbar mit der zentralen Warmwasserbereitung durch einen alten Heizkessel.

Vorteile

Der Komfort ist mit hohen Durchflussmengen und sehr guter Temperaturgenauigkeit und -konstanz hoch.

Nachteile

Die Verbrauchskosten liegen bei Niedertarif-Strom bzw. Hochtarif-Strom zwischen 13 bis 17 Cent/kWh. Je nach Jahresarbeitszahl der Anlage (Verhältnis zwischen der erzeugten Wärme und dem Strom, der für den Anlagenbetrieb eingesetzt werden muss) ergeben sich dann Kosten zwischen 5 und 7 Cent/kWh.Die Gesamtkosten sind resultierend aus hohen Investitionskosten relativ hoch.

Zirkulation

Bei zentralen Warmwassersystemen liegen in der Regel große Ent-fernungen zwischen der Warmwasser-Erzeugung (bzw. -Speicherung) und den Zapfstellen, was zu relativ hohen Wassermengen in den Rohren führt. Die Folgen sind lange Wartezeiten, bis das warme Wasser an der Zapfstelle ankommt. Außerdem laufen größere Mengen an Kaltwasser, die im Rohrsystem standen, ungenutzt ab. Abhilfe schafft die sogenannte Zirkulation, eine Ringleitung, durch die das warme Speicherwasser an der Zapfstelle (bzw. am Abzweig zur Stichleitung) vorbei und zurück in den Speicher fließt.

Es entstehen allerdings Wärmeverluste durch den ständigen Transport des Warmwassers durch die Zirkulationsleitungen. Gut wärmegedämmte Leitungen mit kleinen Querschnitten verursachen pro Leitungsmeter und Jahr weniger Verluste als größere Querschnitte ohne Dämmung. Die Zirkulation des warmen Wassers wird mit einer elektrischen Pumpe erreicht. Für diese Pumpe schreibt die Energieeinsparverordnung (EnEV) einen zeitgesteuerten Betrieb vor, d.h. während der Bedarfszeiten zirkuliert das Wasser in der Leitung, während die Pumpe beispielsweise nachts stillsteht. Auf den Einbau eines Rückschlagventils (Schwerkraftbremse) in der Zirkulationsleitung ist zu achten. So werden Wärmeverluste der Leitung und Strom für den Pumpenbetrieb eingespart.

Solarenergienutzung

Unter Solarwärme oder Solarthermie versteht man die Nutzung von Sonnenenergie zur Wärmegewinnung (Warmwasserbereitung und/oder Heizungsunterstützung). Eine thermische Solaranlage zur Ergänzung der Heizungsanlage ist technisch nicht kompliziert und sehr effizient.

Wann lohnt sich eine Solarthermieanlage?

Haushalte mit einem erhöhten Warmwasserbedarf können besonders von solarthermischen Anlagen profitieren. Ab einer benötigten jährlichen Warmwassermenge von etwa 50 Kubikmetern ist es sinnvoll, über eine solarthermische Anlage nachzudenken, denn dann wird spürbar Brennstoff eingespart.
Ebenfalls sinnvoll ist der Einsatz von Sonnenenergie, wenn bereits ein großer Warmwasserspeicher (Pufferspeicher) vorhanden ist, etwa bei Holzpelletkesseln und wenn die Solaranlage auch sonst gut ins Heizsystem passt.

Wann sollten Sie davon absehen?

Für kleine Haushalte mit geringem Warmwasserbedarf ist eine Solaranlage allein für die Warmwasserbereitung kaum wirtschaftlich.

Wann ist Ihre Anlage wirtschaftlich?

Ob die Einsparung an Brennstoff die Kosten einer Solaranlage innerhalb ihrer Lebensdauer »hereinspielen« wird, hängt neben dem genutzten Ertrag der Anlage auch von den Investitionskosten und den künftigen Öl- und Gaspreisen ab.
Legt man eine moderate Steigerung der Energiepreise von jährlich 3 % zugrunde, amortisiert sich eine Solaranlage zur Trinkwassererwärmung für einen 4-Personen-Haushalt im Rahmen ihrer Lebensdauer. Können auch Fördermittel für die Solaranlage in Anspruch genommen werden, rechnet sich die Investition noch schneller.

Was müssen Sie sonst noch beachten?

Für eine bedarfsgerechte Anlagendimensionierung braucht ein Einfamilienhaushalt etwa 1 bis 1,5 m² Kollektorfläche pro Kopf, um gut die Hälfte des jährlichen Warmwasserbedarfs abzudecken.
Im Sommer kann der Heizkessel für die zentrale Warmwasserbereitung meist abgeschaltet bleiben, aber auch im Winter leistet die Solaranlage einen durchaus nennenswerten Beitrag in der Vorwärmung des kalten Wassers und reduziert somit die Kosten für die Warmwasserbereitung.
Die üblichen Solaranlagen erfordern ein zentrales Warmwassersystem mit einem Speicher, in dem im Bedarfsfall zentral zum Beispiel durch Öl- oder Gasheizung oder primärenergetisch weitaus ungünstiger, durch einen Elektroheizstab, nacherwärmt wird.