Brauchwasserwärmepumpe – Funktion, Kosten und Einsatz

Warmwasserbereitung mit Energie aus Umwelt und Lüftung

Wie bei herkömmlichen Wärmepumpen kann auch eine Warmwasser-Wärmepumpe Energie aus verschiedenen Quellen beziehen. Am häufigsten wird dabei die Umgebungsluft genutzt. Folgende Luftquellen kommen infrage:

• Raumluft
• Außenluft
• Abluft einer Lüftungsanlage

Grundsätzlich wäre auch die Nutzung von Erdreich, Grund- oder Seewasser möglich, dies ist jedoch aufgrund der hohen Installationskosten selten.

Raumluft als Energiequelle für die Brauchwasserwärmepumpe

Eine sehr effiziente Energiequelle ist die Raumluft. Die Brauchwasserwärmepumpe kann hierfür beispielsweise verbrauchte Luft aus Kellerräumen nutzen, um das Trinkwasser zu erwärmen. Da die Temperatur der Wärmequelle meist zwischen 10 und 20 Grad Celsius liegt, ist ein effizienter Betrieb möglich.

Warmwasserbereitung mit Energie aus der Außenluft

Ähnlich einer  Luft-Wasser-Wärmepumpe kann eine Warmwasser-Wärmepumpe mit Außenluft betrieben werden.

Die Besonderheiten beim Betrieb mit Außenluft

Gerade im Winter weist die Außenluft sehr niedrige Temperaturen auf, was einen großen Temperaturhub erforderlich macht. Dies bedeutet, dass die Anlage mehr Strom benötigt und die Effizienz sinkt. Eine mögliche Alternative ist der bivalente Betrieb. Hierbei erwärmt die Wärmepumpe das Trinkwasser im Sommer und in der Übergangszeit, während in der übrigen Zeit die Heizungsanlage diese Aufgabe übernimmt.

Tipp gegen Kalkablagerungen

Wie bei konventionellen Warmwasserbereitern kann auch in einer Wärmepumpe für Brauchwasser Kalk ausfallen, besonders bei hartem Trinkwasser. Um dies zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Warmwassertemperaturen auf etwa 45 bis 50 Grad Celsius abzusenken. Sollte dies nicht ausreichen, kann eine zentrale Enthärtungsanlage sinnvoll sein – hier ist die Abstimmung mit einem Fachbetrieb dringend ratsam. Eine regelmäßige Wartung mit bedarfsgerechter Enthärtung ist zudem empfehlenswert.

Wärmepumpe für Brauchwasser und Lüftungsanlage

Eine weitere effiziente Nutzungsmöglichkeit besteht in der Kombination mit einer Lüftungsanlage. Wenn ein Gebäude über eine Abluftanlage verfügt und diese mit einem hohen Volumenstrom läuft, kann die Wärmepumpe das Trinkwasser besonders effizient erhitzen.

Funktionsweise einer Warmwasser-Wärmepumpe

Obwohl die thermische Energie aus der Raumluft beispielsweise mit etwa 20 Grad Celsius gewonnen werden kann, sind für die Warmwasserbereitung Temperaturen von mindestens 50 bis 60 Grad Celsius erforderlich. Diese Temperaturdifferenz überwindet die Brauchwasserwärmepumpe durch einen mehrstufigen technischen Prozess überwunden.  

Der technische Prozess im Detail

• Schritt 1 – Aufnahme der Umweltenergie im Verdampfer: Die thermische Umweltenergie wird über einen Wärmeübertrager, den sogenannten Verdampfer, auf ein spezielles zirkulierendes Medium (Kältemittel) übertragen. Dieses Medium hat physikalische Eigenschaften, die es ermöglichen, bereits bei sehr niedrigen Temperaturen dampfförmig zu werden (im Gegensatz zu Wasser, das erst bei 100 Grad Celsius verdunstet). Dies ist entscheidend für den nächsten Schritt, die Verdichtung.
• Schritt 2 – Temperaturerhöhung durch Verdichtung: Ein elektronischer Verdichter erhöht mithilfe von Druck die Temperatur des Kältemittels. Dies geschieht so lange, bis die Temperatur ausreichend hoch ist, um das Trinkwasser zu erwärmen.
• Schritt 3 – Wärmeabgabe an den Warmwasserspeicher im Verflüssiger: Ein zweiter Wärmeübertrager, der Verflüssiger, übergibt die gewonnene Energie an den Warmwasserspeicher. Während das Brauchwasser dabei kontinuierlich wärmer wird, kühlt das Kältemittel ab und wird wieder flüssig.
• Schritt 4 – Regeneration und Kreislaufbeginn: Ein zusätzliches Entspannungsventil sorgt für die vollständige Regeneration des Kältemittels und ermöglicht, dass der gesamte Prozess erneut beginnen kann.

Optimierte Leistung durch integrierten Speicher

Im Gegensatz zu einer Wärmepumpe für die Heizung, die höhere Leistungen erbringt, kommt die Warmwasser-Wärmepumpe mit einer niedrigeren Leistung und dadurch auch mit weniger Luft aus. Dies wird durch den integrierten Speicher ermöglicht, in dem das Wasser allmählich und nicht auf einmal erwärmt wird.

Wie groß sollte der Speicher sein?  Für ein Einfamilienhaus ist typischerweise ein Brauchwasserspeicher von 200 bis 300 Litern ausreichend. Ein voll aufgeladener Speicher kann eine vierköpfige Familie mit ausreichend Warmwasser versorgen.

Was passiert bei hohem Warmwasserbedarf?  Sollte der Warmwasserbedarf doch einmal höher sein, bieten ein elektrischer Heizstab oder der Anschluss an einen konventionellen Heizkessel zusätzlichen Schutz vor kaltem Trinkwasser.

Hinweis zu Split-Bauweise: Manche Hersteller bieten auch eine Split-Bauweise an, also eine Brauchwasserwärmepumpe ohne integrierten Speicher. Dies ermöglicht eine sehr flexible Anordnung im Aufstellraum, jedoch ist ein Betrieb ohne Warmwasserspeicher nicht sinnvoll. Für die Wahl der passenden Variante ist die Beratung durch einen Fachbetrieb vor Ort empfehlenswert.

Die Montage ist besonders einfach

Ein großer Vorteil der Brauchwasserwärmepumpe ist ihre einfache Montage. In der Regel genügt es, die Geräte im Keller aufzustellen und mit dem Warmwassernetz zu verbinden. Trinkwasserwärmepumpen sind zudem anschlussfertig verdrahtet und können einfach in eine handelsübliche Schutzkontaktsteckdose eingesteckt werden.

Kombination mit Solaranlage senkt die Energiekosten

Die Kombination einer Brauchwasserwärmepumpe mit einer Solaranlage kann die Energiekosten erheblich senken.

Kombination mit Solarthermie

Ist der Speicher der Wärmepumpe für Warmwasser mit einem zusätzlichen Wärmeübertrager ausgestattet, ist die Kombination mit Solarthermie möglich. Die Solarthermieanlage erwärmt das Trinkwasser mithilfe kostenloser Solarenergie und sorgt so für sinkende Heizkosten. Wenn die Sonne nicht ausreichend scheint, schaltet sich die Wärmepumpenheizung automatisch zu und erwärmt den Speicher.

Kombination mit Photovoltaik (PV)  

Auch die Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage ist eine ausgezeichnete Möglichkeit, den Warmwasserbedarf kostengünstig zu decken. PV-Anlagen nutzen die frei verfügbare Sonnenenergie zur Stromerzeugung. Viele Warmwasser-Wärmepumpen sind bereits ab Werk mit einem potentialfreien Schalteingang für den Anschluss an eine PV-Anlage ausgestattet.

Brauchwasser- und Heizungswärmepumpe im Vergleich

Es ist wichtig, die Unterschiede zwischen einer reinen Brauchwasserwärmepumpe und einer Heizungswärmepumpe zu verstehen:

Kosten für eine Brauchwasserwärmepumpe

Wärmepumpen für Warmwasser sind in der Anschaffung vergleichsweise günstig und einfach aufzustellen. So gibt es hochwertige Geräte mit integriertem Warmwasserspeicher heute für 2.000 bis 3.000 Euro.  

Betriebskosten

Allgemeingültige Angaben zu den Betriebskosten sind schwierig, da diese stark von verschiedenen Faktoren abhängen:

• Aufstellbedingungen: Effizienz der genutzten Wärmequelle (Raumluft, Außenluft etc.)
• Jahresarbeitszahl (JAZ): Diese Kennzahl gibt an, wie effizient die Wärmepumpe arbeitet (Verhältnis von abgegebener Wärme zu eingesetztem Strom). Eine höhere JAZ bedeutet niedrigere Betriebskosten.
• Warmwasserverbrauch im Haushalt: Je höher der Verbrauch, desto höher die Kosten.

Rechenbeispiel: Liegt der Warmwasserverbrauch bei einer vierköpfigen Familie bei rund 40 Litern pro Person und Tag, betragen die überschlägigen Kosten für die Warmwasserbereitung bei einer Jahresarbeitszahl (JAZ) von vier etwa 160 Euro pro Jahr. Dies entspricht in etwa den Kosten der Warmwasserbereitung mit einer Gasheizung.

Gibt es staatliche Fördermittel?

Für die Installation einer Brauchwasserwärmepumpe als Einzelmaßnahme können Sie in der Regel nur die Handwerkerkosten steuerlich geltend machen.

Wann gibt es eine umfassendere Förderung?

Wenn die Brauchwasserwärmepumpe als Umfeldmaßnahme eine förderbare Heizungsanlage ergänzt, können Sie auch eine Förderung für die Warmwasser-Wärmepumpe erhalten. Die Ausgaben gehören dann zu den Umfeldmaßnahmen, für die attraktive Zuschüsse oder steuerliche Vergünstigungen beantragt werden können. Die genauen Konditionen der Förderung hängen dabei von der Art der neuen Heizung ab. Einen detaillierten Überblick finden Sie im Beitrag zur  Förderung der Heizung.

Für wen lohnt sich eine Brauchwasserwärmepumpe?

Ob eine Brauchwasserwärmepumpe sinnvoll ist, muss immer individuell, abhängig vom Energiebedarf und den gebäudetechnischen Voraussetzungen, entschieden werden.  Grundsätzliche Vorteile:

• Mit einer Brauchwasserwärmepumpe können Hausbesitzer die bestehende Heizung über längere Zeiträume abgeschaltet lassen. Dies schont die Technik und führt zu einer längeren Lebensdauer der Hauptheizungsanlage.
• Trinkwasserwärmepumpen arbeiten selbst emissionsfrei und der Betrieb ist vergleichsweise ressourcenarm möglich.

Vor- und Nachteile auf einen Blick

Die Warmwasser-Wärmepumpe nutzt kostenfreie Energie aus der Luft, um Trinkwasser zu erhitzen, und bietet dabei zahlreiche Vorteile. Es ist jedoch auch wichtig, sich über mögliche Nachteile zu informieren.

Vorteile:

• Ressourcenschonende und günstige Art der Warmwasserbereitung
• Einfache Installation, auch ohne Gasanschluss oder Öltank
• Optimal in Kombination mit Photovoltaik zur Steigerung der Strom-Selbstversorgung und Senkung der Betriebskosten
• Bei Aufstellung im Keller trägt sie zur optimalen Entfeuchtung des Raumes bei
• Produziert keine Emissionen im Haus, und der Wärmeerzeuger kann im Sommer komplett ausgeschaltet bleiben

Nachteile:  

• Sinkende Lufttemperaturen können zu einem Anstieg der Stromkosten für den Betrieb führen
• Wenn kurzzeitig sehr viel Warmwasser benötigt wird, ist ein Elektroheizstab oder der Anschluss an einen konventionellen Kessel zur Unterstützung notwendig