Warmwasser – Solarthermie & Warmwasserspeicher

Allgemeines über Warmwasser und Warmwasserbereitung in Haushalten – Zwischen 50 und 70 Liter Warmwasser durchschnittlich verbraucht eine Person täglich und zwar über das ganze Jahr. Bei einem Vier-Personen-Haushalt kommen so gut 250 bis 320 Liter täglicher Verbrauch an Warmwasser zustande. Die Kosten für die Warmwasseraufbereitung können dabei etwa 10%-30% der gesamten Energiekosten im Haushalt ausmachen.

Daher ist es besonders wichtig, dass die Warmwasseraufbereitung im Haushalt möglichst effizient unter Einsatz von möglichst wenig Energie, aber dennoch hygienisch einwandfrei erfolgt. Zur Erwärmung des Wassers gibt es die verschiedensten Geräte und Möglichkeiten.

In der Vergangenheit griff man zumeist auf einfache Formen von Boilern zurück, das heißt, Wasserbehälter mit einer Heizmöglichkeit unterhalb des Kessels. Heute kommen in vielen modernen Haushalten gut isolierte Wasserspeicher mit einer direkten oder indirekten Beheizung, auch unter Anbindung an vorhandene Solar- und Geothermie-Anlagen zum Einsatz.

Warmwasser Grundlagen

Geräte zur Warmwasserbereitung sollen uns einerseits mit Trink bzw. Brauchwasser versorgen. Andererseits wird warmes Wasser auch für die Zentral-Heizungs-Anlage benötigt, wenn kein Anschluss an die Fernwärme eines örtlichen Versorgers gegeben ist.

Übertisch Warmwasser Bereitung
Übertisch Boiler für Warmwasser

Daher ist es naheliegend die Warmwasserbereitung für einen Teil des Trinkwassers an die Heizung zu koppeln, wenn eine eigene zentrale Heizanlage im Haus vorhanden ist.

Ist keine eigene Heizungsanlage vorhanden, muss das Wasser in Boilern oder Durchlauferhitzern erwärmt werden, die jeweils über eine eigenständige Heizung verfügen und überwiegend mittels elektrischen Stroms oder mit Gas beheizt werden.

Boiler bestehen aus einem Wassertank und einem Heizaggregat. Bei einem Gasboiler erhitzt eine Gasflamme unterhalb des Wasserspeichers das Wasser im Tank.

Bei Erwärmung des Wassers mit elektrischem Strom ist in den Tank eine rostfreie Heizspirale eingelassen, die den Tankinhalt auf Temperatur bringt. Im Gegensatz zu Durchlauferhitzern, die das Wasser im Durchlaufprinzip über eine Heizspirale oder mit Gas erwärmen, können Boiler das im Tank enthaltene warme Wasser eine Zeit lang speichern.

Damit steht, bei einer guten Isolation, auch noch zu einem späteren Zeitpunkt Warmwasser zur Verfügung.

Modernere Warmwasserbereitung erfolgt indirekt über die Heizungsanlage. Das heißt, der Wassertank verfügt über keine eigenständige Heizanlage und wenn dann nur über eine kleine Nachheizung, die an eine vorhandene Solar- oder auch Geothermie-Anlage angeschlossen werden kann um den Energiebedarf möglichst gering zu halten.

Bauformen der Warmwasserspeicher

Warmwasserspeicher gibt es in vielen unterschiedlichen Größen und Bauformen.

Ausgehend davon, dass der Warmwasserverbrauch pro Person bei ca. 50 bis 70 Liter am Tag beträgt, sollte in einem Zwei-Personenhaushalt ein Gerät mit einem Wassertank von mindesten 120 Liter vorhanden sein.

Bei 4 Personen sind es somit etwa 220 bis 300 Liter Volumen, die benötigt werden. Abhängig davon, wie viel Platz am aufzustellenden Ort zur Verfügung steht, kommen entweder stehende Speicher, die frei auf dem Boden stehend montiert werden oder Flachspeicher, die liegend montiert werden, zum Einsatz.

In vielen älteren Häusern ohne eine zentrale Warmwasserversorgung findet man an der Wand hängende Durchlauferhitzer oder Boiler. Kleinere Geräte können auch unterhalb der Spüle oder unter einem Waschbecken angebracht werden.

Gesundheitsrisiken wie Legionellen

Legionellen und andere Erreger sind praktisch in jedem Wasservorrat in geringster Menge vorhanden. Wenn das Wasser jedoch eine Weile steht und nicht zirkuliert, können sich die Bakterien insbesondere im mittelwarmen Temperaturbereich zwischen 30 und 40 Grad stark vermehren und zu akuten Gesundheitsgefahren führen.

Besonders problematisch ist das, wenn die Bakterien etwa beim Duschen in die Lunge geraten. Dies kann zu schwerwiegenden Atemwegserkrankungen führen.

Besonders gefährdete Bereiche der Warmwasser-Bereitung sind:

  • Trinkwasserleitungssysteme sowie Aggregate insbesondere mit Korrosionsansätzen
  • Warmwasserspeicher
  • Längere Zeit nicht genutzte Duschen, zum Beispiel in Ferienhäusern oder Schwimmbädern

Um zu verhindern, dass eine zu hohe Zahl Keime beim Trinken oder beim Duschen mit dem Körper in Verbindung kommt, sollte eine wichtige Maßnahmen beherzigt werden.

Alle Warmwasserspeicher, also Pufferspeicher, Boiler bzw. Durchlauferhitzer sollten einmal täglich auf eine Temperatur über 60 Grad Celsius gebracht werden und nach längerer Zeit der Abwesenheit sollte das Wasser zusätzlich einmal im gesamten Rohrkreislauf zum Zirkulieren gebracht werden.

Bekannte Hersteller von Warmwasserbereitern

Auf dem Markt für die Warmwasser-Bereitung finden sich zahlreiche Unternehmen und Marken, die ihre Geräte anbieten. Renommierte Hersteller sind beispielsweise Vaillant, Stiebel-Eltron, Junckers, AEG oder Electric Systems.

Viele Geräte können heutzutage auch online, etwa bei Amazon erworben werden, was einige Vorteile gegenüber dem Kauf im Fachhandel mit sich bringt.

Der 300 Liter Warmwasserspeicher
Der 300 Liter Warmwasserspeicher

Beim Online-Kauf kann man bequem zu Hause und in Ruhe vergleichen, ohne mehrere Läden abfahren zu müssen. Weiterhin erhält man viele Modelle auch um einiges günstiger als im Fachhandel.

Die Lieferung geht zudem meist sehr schnell und es bestehen erweiterte Rückgaberechte, wie zum Beispiel ein 14-tägiges Rückgaberecht ohne Angabe von Gründen, die beim Kauf im Laden nicht bestehen. Hier ist man oft auf die Kulanz des Verkäufers angewiesen.

Bei besonders modernen Geräten mit einer komplexen Steuerung oder bei Geräten die mit der Heizungs- oder Solaranlage verbunden werden, ist jedoch ein Fachmann gefragt, der die Installation vornimmt. Hierbei empfiehlt es sich auch eine vorherige Beratung einzuholen.

Wenn die Geräte den neuesten Verordnungen, insbesondere der Energieeinsparungs-Verordnung entsprechen, können zum Beispiel auch steuerliche Förderungen in Anspruch genommen werden.

Neue Technologien und Entwicklungen

Die Entwicklung der Warmwasserbereiter und Speicher unterliegt, wie in vielen anderen Bereichen auch, einer ständigen Weiterentwicklung. Im Bereich der Wasserspeicher setzen sich neben den Pufferspeichern die sogenannten Schicht- bzw. Schichtladespeicher immer mehr durch.

Diese zeichnen sich dadurch aus, dass sie die thermo-physischen Eigenschaften des Wassers nutzen. Da kaltes Wasser eine hohe Dichte besitzt und damit recht „schwer“ ist, setzt sich dieses in einem Tank immer in den unteren Schichten ab. Warmwasser dagegen hat eine geringere Dichte und ist somit leichter. Daher lagert warmes Wasser immer in den oberen Tankschichten.

Im Schichtladespeicher wird einerseits zufließendes kaltes Wasser unten eingeleitet, wobei dies sehr langsam passiert, damit es zu keiner Verwirbelung mit den oberen Wasserschichten kommt.

Der Grund ist, dass kaltes Wasser bei der Erwärmung viel schneller Energie aufnehmen kann als warmes Wasser. Somit kann die benötigte Energie viel effizienter genutzt werden, was im Endeffekt Kosten spart.

Andererseits erfolgt die Wasserentnahme von Brauchwasser genau an der Stelle im Tank, die die für die Benutzung geeignete Temperatur aufweist. Etwa zum Händewaschen mit geringer Warmwassertemperatur aus dem mittleren Tankbereich oder zum Duschen wärmeres Wasser aus den oberen Tankbereichen.

Möglich wird das durch eine ausgefeilte Steuerungs- und Regelungstechnik, für die eine ganze Reihe Thermofühlern in den Wassertank eingelassen werden und die Warmwassertemperatur messen.

Zur besonders schnellen Bereitstellung von warmen Wasser am Wasserhahn kommt eine sogenannte Zirkulationsleitung bzw. -system zum Einsatz. Daneben können große Teile der Wassererwärmung von einer Solar- oder Geothermie-Anlage übernommen werden.

Zirkulationssysteme zur schnellen Bereitstellung

Gerade in älteren Häusern mit einer zentralen Warmwasserversorgung hat man manchmal das Problem, dass nach dem Aufdrehen des Wasserhahns zunächst nur kaltes Wasser fließt und sich nur langsam erwärmt.

Der Grund liegt darin, dass das warme Wasser „steht“ und nicht zirkuliert. Mit einer Zirkulationsleitung kann diesem Problem begegnet werden. Warmes Wasser steht dann sofort an jeder Zapfstelle im Haus zur Verfügung.

Diese Systeme sind oft mit einem Zirkulationsregler ausgestattet, der das sich erkaltende Wasser in den Wärmespeicher zur Erwärmung zurückführt. Die Zirkulation selbst wird dabei über die Schwerkraft geregelt, was besonders kostenfreundlich, da stromsparend ist. Bei anderen Systemen hilft eine Zirkulationspumpe, damit das Wasser in Bewegung bleibt.

Um das Wasser zirkulieren zu lassen, sind allerdings mehrere Wasser-Kreisläufe vorteilhaft. So kann das Wasser an unterschiedlichen Stellen mit unterschiedlichen Temperaturen entnommen werden, also etwa zum Händewaschen weniger heißes Wasser als zum Duschen.

Wenn die Wasserleitungen eine bestimmte Mindestlänge von mehr als 15-20 Metern aufweisen, ist allerdings der Einbau einer Zirkulationspumpe zwingend erforderlich, da die Schwerkraft in langen Rohrsystemen mit vielen waagerechten Abschnitten nicht mehr ausreichend funktioniert.

Die Vorteile eines Zirkulationssystems liegen in sofort verfügbarem warmen Wasser und einer guten Wasser-Hygiene, sodass sich zum Beispiel keine Legionellen vermehren können. Beim Einsatz eines mit Schwerkraft operierenden Zirkulationssystems lassen sich gegenüber dem mit einer Wärmepumpe natürlich auch die Stromkosten für die Pumpe sparen.

Solar- und Geothermie-Anlagen in der Warmwasser-Bereitung

Solar- und Geothermieanlagen eignen sich sehr gut zur Wassererwärmung, zum einen für das Brauchwasser, zum anderen auch für das Heizungswasser. Beide Anlagen können auch mit einander gekoppelt werden, das spart dann noch mehr Heizenergie und Kosten.

Solarpacket für die Erwärmung von Brauchwasser
Solarpacket für die Erwärmung von Brauchwasser

Wichtig zu wissen ist, dass die Solar -Thermie-Anlagen wesentlich effektiver und kostengünstiger sind als Geothermieanlagen.

Die Geothermie-Anlage (Wärmepumpe) dient daher als zusätzlicher Wärmekollektor, mit dem sich die Effektivität der Heizanlage noch weiter erhöhen lässt.

Wenn beide Systeme mit einander verbunden werden, ist es sinnvoll, einen Tank-in-Tank-Kombispeicher als Wärmespeicher zu benutzen. Bei diesem ist der Brauchwassertank als sogenannte Blase in den Heizwassertank eingelassen, sodass die Tanks sich gegenseitig mit Wärme versorgen, ohne dass sich das von der Qualität zum Trinken nicht geeignete Heizwasser mit dem Trinkwasser vermischt.

Energiebedarf und durchschnittliche Kosten

Der Warmwasserverbrauch und die damit verbundenen Kosten zur Wassererwärmung hängen von mehreren Faktoren ab. Zum einen ist die Anzahl der im Haushalt wohnenden Personen ausschlaggebend, zum anderen die vorhandene Art der Heizung bzw. die der Warmwasserversorgung.

Zudem beeinflussen insbesondere hinsichtlich der Heizenergie und der damit verbundenen Erwärmung des Heizwassers die Bauart des Hauses und die Wärmedämmung den Verbrauch und die Kosten.

Wer zur Warmwasser-Bereitung für das Trinkwasser hauptsächlich Strom benutzt, mithin also einen Durchlauferhitzer oder Elektroboiler, hat den höchsten Stromverbrauch und damit die höchsten Kosten für die Warmwasser-Bereitung.

Hier kann man bei einem Zwei-Personen-Haushalt von etwa 1.000 kWh Strombedarf allein für die Wassererwärmung im Jahr ausgehen, was etwa 20-30% der Gesamtstromkosten ausmacht. Ein erheblicher Kostenfaktor also. Mit modernen Puffer- und Schichtladespeichern lässt sich dieser Wert bereits um mehr als die Hälfte reduzieren.

Wer zusätzlich seinen Wasserspeicher mit einer Solarthermie oder einer verbundenen Solar – und Geothermieanlage koppelt, kann den Energie-Anteil für die Warmwasser-Bereitung auf deutlich unter 10% der Gesamtstromkosten senken. Auch Gasgeräte sind wesentlich Energie-effizienter als rein strombetriebene Warmwasserbereiter.

Hinsichtlich der Kosten für die Heizungswärme, also der Erwärmung des Heizungswassers, spielt es weniger eine Rolle, wie viele Personen in einem Haushalt leben, sondern wie groß das Haus ist und welche Isolierung es aufweist.

Der einfache Grund liegt darin, dass ab bestimmten niedrigen Temperaturen eine Person genauso heizen muss, wie bei mehreren im Haus wohnenden Personen. Wird beispielsweise mit Gas geheizt, beträgt der durchschnittliche Verbrauch jährlich 140 kWh pro Quadratmeter beheizter Fläche.

Wird die Warmwasser-Bereitung für das Trinkwasser auch mit Gas betrieben, erhöht sich dieser Jahreswert auf durchschnittlich 160 kWh pro Quadratmeter. Mit einem gut gedämmten Haus und mit einer effektiv arbeitenden Heizungsanlage können diese Werte entsprechend reduziert werden.