Bereits auf der Seite Brauchwarmwasser-Wärmepumpe hatten wir es schon kurz angerissen, die größte Herausforderung beim Einsatz einer Wärmepumpe ist die Bereitstellung von Trinkwarmwasser in ausreichender Menge und vor allem in ausreichender Temperatur.

Zu Beginn hier eine Liste der üblichen Wege:

1. Mit der Heizungswärmepumpe (der übliche Weg)
2. Mit einer separaten, sogenannten Brauchwarmwasser-Wärmepumpe (die Empfehlung)
3. Mit einer separaten Hochtemperatur-Wärmepumpe (CO²), die empfohlene Möglichkeit bei großen Wassermengen
3. Über eine Frischwasserstation (mit oder ohne nachgeschaltetem elektrischem Heizstab)
4. Mit einem elektrischen Durchlauferhitzer
5. Mit einem elektrischen Boiler
6. Mit einer kleinen Gastherme (hybrides System), aktuell eine weitere sinnvolle Alternative

Im Vorfeld eine wichtige Information, was die Menge an Brauchwarmwasser in einem Gebäude und der notwendige Energieanteil anbelangt. Die Erzeugung Trinkwarmwasser benötigt ca. 16-18% der gesamten Heiz-Energiemenge in einem Gebäude. Dies bedeutet, dass z.B. bei Einsatz einer Wärmepumpe mit einer thermischen Leistung von 10kW etwa 1,8kW für die Erzeugung von warmem Trinkwasser benötigt wird, im Sommer als auch im Winter. Das ist die Theorie, die Praxis sieht jedoch anders aus, denn durch die schlechte Effizienz der Heizungswärmepumpe bei der Trinkwassererwärmung wird tatsächlich mehr als 25% der thermisch erzeugten Leistung benötigt. Es spielt dabei keine welches Kältemittel oder auch welcher Hersteller eingesetzt wird.
​
Was die Trinkwasserqualität anbelangt, so ist eine Enthärtungsanlage bei einer Frischwasserstation zwingend erforderlich, bei allen anderen Systemen nicht notwendig, jedoch immer ratsam.

Wir erklären nachfolgend jedes einzelne System, dessen Vorteile und auch Nachteile.

Beginnen wir der üblichen Herangehensweise, die Warmwasser-Erzeugung gemeinsam mit der Heizungswärmepumpe.

Diese Herangehensweise ist der bekannteste Weg, vor allem aus der früheren Gebäudebeheizung. Die installierte Gas- bzw. Ölheizung hatte immer ausreichend Leistung um recht schnell und vor allem zuverlässig heißes Trinkwasser zu erzeugen. Trinkwasserbeheizung hatte immer Vorrang, sodass die schnelle Verfügbarkeit einer ausreichenden Menge im Regelfall kein Problem darstellte. Auch die thermische Desinfektion war kein Problem, da die fossile Verbrennung mehr als ausreichend hohe Temperaturen erzeugen kann.

Neue Techniken bedingen jedoch eine sehr genaue Überlegung, ob diese Methode zur Trinkwassererwärmung zeitgemäß ist.

Ist diese Methode noch zeitgemäß und vor allem ausreichend zuverlässig? Wir sagen Nein!

Dazu sind weitere Informationen sehr wichtig. Eine Heizungswärmepumpe hat 3 Temperaturbereiche, in denen sie unwirtschaftlich arbeitet, diese sind sehr hohe Außentemperaturen (>26°C), sehr niedrige Außentemperaturen (< +3°) und sehr hohe Vorlauftemperaturen (> +55°C). Alle genannten Temperaturbereiche bedeuten für die Wärmepumpe enormen, sogenannten "thermischen Stress". Dieser thermische Stress geht bedingungslos auf die Haltbarkeit einer Heizungswärmpumpe, genau so wie auch die Wirtschaftlichkeit stark abfällt.

Warum ist das so? Bei hohen Außentemperaturen steht zu viel Systemleistung zur Verfügung, dies liegt an der technischen Funktion der sogenannten "Kompressionskälte". Der Kompresser in einer Wärmepumpe hat eine Mindestdrehzahl, vergleichbar mit einem Verbrennungsmotor. Um mit einem Auto langsamer zu fahren, als die Drehzahl des Verbrennungsmotors es zulassen würde, muss die Kupplung betätigt werden, ansonsten würde man den Motor abwürgen. Das Auto fährt damit dann zwar langsamer, verbraucht jedoch immer noch die gleiche Menge an Kraftstoff, wie ohne Kupplung.

So ähnlich ist es bei einem Kompressor einer Wärmepumpe, ab einem gewissen Punkt ist die kleinste Drehzahl erreicht, die Systemdrücke dennoch zu hoch. Jedoch gibt es bei einem Kompressor keine Kupplung, sondern überschüssige Energie (zu hoher Systemdruck) muss  "vernichtet" werden. Die anderen beiden Temperaturbereiche sind leichter zu erklären, sehr hohe Vorlauftemperaturen bedingen einen erhöhten Energieeinsatz (hohe Verdichterdrehzahlen, hohe Systemdrücke), bei niedrigen oder gar sehr niedrigen Außentemperaturen ist das gleich, dazu kommt noch eine sehr hohe Lüfterdrehzahl.

Eine Heizungswärmepumpe hat außer den vielen Vorteilen leider auch ein paar Nachteile, im Gegensatz zu einer Gas- oder Ölheizung ist sie träge, damit ist sie zusätzlich nicht geeignet schnell größere Mengen an Trinkwarmwasser bereitzustellen, es sei denn, man führt zusätzliche elektrische Energie mittels einem Elektroheizstab zu, was die Effizienz der Heizungswärmepumpe weiter verschlechtert.

Die eigenständige Hochtemperaturwärmepumpe

Mittlerweile gibt es sehr gute Hochtemperaturwärmepumpen, die mit dem Kältemittel CO² arbeiten. CO² hat viele Vorteile, gerade bei hohen Temperaturen. Eine CO²-Wärmepumpe erreicht leicht Temperaturen jenseits der 65°C-Marke bis hin über 80°C, was sie als Erzeuger von Trinkwarmwasser geradezu perfekt macht. Leider, ja leider müssen wir sagen, ist nicht alles perfekt in dieser Welt, dazu gehört auch die CO²-Wärmepumpe. Es gibt nur zwei  wirkliche, jedoch entscheidende Nachteile, diese lauten zum Einen, dass die kleinste aktuell verfügbare Wärmepumpe eine thermische Leistung von 15kW hat, während das normale 1-3 Familien-Haus maximal etwa 5kW thermische Leistung zur Brauchwassererwärmung benötigt. Der zweite und aktuell noch entscheidendere Nachteil ist der Preis, denn dieser liegt liegt derzeit bei mindestens dem dreifachen Preis einer Standard-Brauchwasser-Wärmepumpe.

Und wer jetzt noch auf die Idee kommt, eine CO²-Wärmepumpe als "normale" Heizungswärmepumpe einzusetzen, den müssen wir leider enttäuschen, denn aus physikalischen Gründen kann eine CO²-Wärmepumpe (noch) nicht mit niedrigen Temperaturdifferenzen umgehen, wie sie bei einem Heizungssystem angewandt werden. In einer normal ausgelegten Heizungsanlage liegen die Temperatur-Differenzen zwischen Vorlauf und Rücklauf bei 7-12K (°C), eine CO²-Wärmepumpe braucht jedoch Differenzen von mindestens 40K (°C).

Die Frischwasserstation, hygienisch spitze, jedoch keine wirkliche Alternative

Eine Frischwasserstation hat einen entscheidenten Vorteil gegenüber allen anderen Systemen zur Warmwasserbereitung, sie hat einen sehr kleinen Wasserinhalt. Durch den geringen Wasserinhalt ist eine thermische Desinfektion nicht notwendig, es wird immer nur das benötigte Frischwasser erwärmt.

Aber auch hier gibt es Nachteile, der größte Nachteil ist die Tatsache, dass eine relativ große Wasservorlage mit hoher Temperatur im oberen Teil des Heizungswasserspeichers vorhanden sein muss. Warum das so ist, liegt an der Funktion der Frischwasserstation. Bei der Frischwasserstation handelt es sich um ein einfaches, sogenanntes Plattenwärmetauschersystem. Auf der einen Seite des Plattenwärmetauschers wird mit einer Pumpe das heiße (bis zu 60°C) Wasser aus der Vorlage des Speichers gepumpt, auf der anderen Seite wird im Gegenstromprinzip das kalte Leitungswasser über die Kontaktflächen erwärmt. Der Systembedingte Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, dass immer eine große Mengen an heißem Wasser im Speicher vorhanden sein muss, dies stresst eine Wärmepumpe enorm und sie muss daher auch das ganze Jahr über (Sommer und Winter) diese hohen Temperaturen vorhalten. Ähnlich wie auch die direkte (zentrale) Erzeugung durch die Heizungswärmepumpe geht dies genau so auf die Standzeit als auch auf die Effizienz Dieser. Wer noch mehr zu der Technik und den Aufbau einer Frischwasserstation lesen möchte, schaut auf diese Seite von Wikipedia (Link klick!).

Eine Sache ist hierbei besonders erwähnenswert, die Frischwasserstation sollte ausschließlich mit enthärtetem Wasser betrieben werden, Kalk im Leitungswasser setzt die feinen Strukturen des sogenannten Plattenwärmetauschers ziemlich schnell zu. Im besten Fall trägt das zur Beeinträchtigung der Erwärmung und der Wassermenge bei, im schlechtesten Fall kann es zum Ausfall kommen. Das dauert je nach Härtegrad des Wassers ein Zeit lang, ist jedoch unvermeidbar.

Der elektrische Durchlauferhitzer, die günstigste Version

Mit einem elektrischen Durchlauferhitzer (oder auch Untertischheißwasserbereiter) ist der Benutzer auch auf der sicheren Seite. Bei kleinen Wassermengen, z.B. bei einem Waschtisch ist es eine gute Wahl, eine zusätzliche thermische Desinfektion ist nicht notwendig, da die Wasservorlagen klein sind.

Bei größeren Wassermengen, z.B. eine Badewanne oder auch sofern mehrere Personen nacheinander oder parallel eine Dusche verwenden muss man schon genauer hinschauen. Für solche Fälle ist ein Durchlauferhitzer mit einer Leistung von 21 - 30kW notwendig. Um Beispielsweise ein Badewanne mit 150 Litern Wasser zu befüllen benötigt man mit einem Durchlauferhitzer eine Energiemenge von rund 6kWh, was bei einem Strompreis von 35Cent/kWh ungefähr 2,00 Euro beträgt, duschen verbraucht etwa 80-100 Liter in Euro also 1,30. Rechnet man dies auf einen Monat mit 3 Personen um und legt den durchschnittlichen Wasserbedarf zugrunde, so würden dann ca. 200kWh zusammen kommen, was dann Euro 70,- zusammen kommen. Zum Vergleich, eine Brauchwarmwasser-Wärmepumpe würde weniger als 25,- Euro Strom für den gleichen Zeitraum verbrauchen

Der elektrische Boiler, keine günstige Version, jedoch einfach zu installieren

Ähnlich wie auch schon beim Durchlauferhitzer beschrieben sind auch hier die elektrischen Verbräuche gegenüber allen anderen Systemen recht hoch. Einen Vorteil hat der Boiler (ein Tank für Brauchwarmwasser), man ihn über Tag, sofern man ausreichend Photovoltaik-Leistung installiert hat beheizen, in dem der eingebaute Heizstab mit 2-3kW betrieben wird. Über Nacht oder auch am Abend kann dann aus dieser Vorlage meist ausreichend warmes Wasser abgenommen werden.

Die Installation gestaltet sich im Regelfall sehr einfach. Es wird nur eine kleine Stromleistung benötigt, es ist daher keine zusätzliche, aufwändige Elektroinstallation notwendig. Wasserseitig ist auch nur wenig zu beachten. Eine thermische Desinfektion gestaltet sich extrem einfach, in dem der Heizstab einmal wöchentlich die Wassertemperatur im Speicher auf >65° anhebt. Auch sind diese Systeme sehr langlebig, da sie meist keine aufwändige elektronische Steuerung benötigen und keine Verschleißteile besitzen.

Allerdings ist ein elektrischer Boiler nicht viel günstiger als eine Brauchwasser-Wärmepumpe, auch wenn dies aus der Beschreibung heraus anders klingt. Die kleinen Produktions-Stückzahlen, die Trinkwasserverordnung treiben hier den Preis. Im Regelfall ist ein Boiler nur etwa 20-25% als eine Brauchwarmwasser-Wärmepumpe.

Die Gastherme als Warmwasserbereiter

Bei sehr großen Wassermengen ist eine kleine Gastherme eine Überlegung wert. Gerade bei großen Warmwassermengen, welche z.B. in einem großen Mehrfamilienhaus benötigt werden ist eine schnelle Nachheizung mit einem solchen System vollkommen unproblematisch, auch die thermische Desinfektion stellt nie ein Problem dar, da Wassertemperaturen von 60°C bei der fossilen Verbrennung leicht zu erreichen sind.

Allerdings darf man nicht ausser acht lassen, dass fossile Brennstoffe gleich mehreren Preissteigerungen unterliegen, zum Einen ist das CO²-Abgabe aber auch die Verknappung von Gas spielt hierbei eine Rolle. Als vorsichtige Prognose kann gesagt werden, dass die Gaspreise in den nächsten 10 Jahren um mindestens 80% ansteigen werden, dies jedoch sehr konservativ geschätzt. 

Eine große Rolle dabei wird der Ausbau von Wärmepumpen, Fernwärme und Quartierlösungen (BHKW, keine Heizzentalen) spielen. Die Gasnetzbetreiber stehen unter erheblichem Druck. Die Kosten für den Unterhalt von Gasnetzen müssen in Zukunft auf immer weniger Abnehmer verteilt werden, was wiederum die Kostenstruktur der einzelnen Abnehmer massiv erhöhen wird. Wir gehen eher davon aus, dass die Gaskosten in den nächsten 10 Jahren eher auf das 2,5fache ansteigen werden, zuzüglich der darin noch gar nicht enthaltenen Inflationsrate.

Zum Betrieb steht noch eine alternative Möglichkeit, dies ist Flüssiggas in einem separaten Tank. Flüssiggas wird in den nächsten Jahren eine sicher zu beachtende Alternative darstellen, da hier auch unproblematisch Biogas oder auch Wasserstoff beigemischt werden kann.