Dieser Beitrag erläutert verschiedene Methoden um Wasser zu erwärmen und zeigt Massnahmen auf, die zur Einsparung von Energie führen. Ausserdem werden konkrete Kennzahlen zur Warmwassernutzung genannt und deren Zielwert angegeben.
Die Aufbereitung von Warmwasser mit elektrischer Energie ist eine weit verbreitete Anwendung. Nebst dem reinen Elektroboiler gibt es folgende Möglichkeiten:
- Kombination mit der Zentralheizung. Eine energetisch und finanziell sinnvolle Lösung. Heizanlagen mit Feuerung (Öl, Gas, Holz) haben aber ausserhalb der Heizperiode grosse Wärmeverluste, wenn sie nur für das Warmwasser betrieben werden. Bei Wärmepumpenheizung ist das aber kein Problem.
- Durchlauferhitzer mit Erdgas. Es entstehen kaum Bereitschaftsverluste, wenn keine Zündflamme dauernd brennt.
- Thermische Sonnenkollektoren. Energetisch ideale Ergänzung zur Warmwasseraufbereitung mit der Zentralheizung.
- Strom aus eigenen Photovoltaikanlagen. Ist eigentlich keine Alternative zum Elektroboiler, wird aber wegen den sehr tiefen Rückliefertarifen immer öfter gemacht. Besser wäre es mit einem Wärmepumpenboiler.
- Wärmepumpenboiler, benötigen etwa dreimal weniger Strom als Elekroboiler.
- Abwärme aus Kälte-, Druckluft- und anderen Anlagen. Bei geringer Temperatur kann die Energie auch für die Vorwärmung zum Beispiel mit 40 °C sinnvoll eingesetzt werden.
In einem guten Warmwasserspeicher für Wärmerückgewinnungssysteme bilden sich verschiedene Temperaturzonen (Schichtung). Im unteren Bereich ist er kälter, Abwärme kann dort für die Vorwärmung mit hohem Wirkungsgrad aufgenommen werden. Die Zentralheizung oder elektrische Zusatzheizung muss nur noch den oberen Speicherbereich erwärmen.
Ausgehend von einer Kaltwassertemperatur von 10 °C steckt im einem Kubikmeter Warmwasser mit 65 °C eine Wärmeenergie von etwa 65 kWh.
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100% | Fossile Energie |
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35% | Verluste Feuerungsanlage |
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10% | Bereitschaftsverluste |
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5% | Wärmeverluste im Verteilnetz |
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10% | Verschwendetes Warmwasser |
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40% | Genutztes Warmwasser |
In Gebäuden mit grossen Warmwasserspeichern und geringem Warmwasserverbrauch machen die Bereitschaftsverluste über die Hälfte des Energieverbrauchs für Warmwasser aus.
Kennzahlen
| Täglicher Warmwasserverbrauch (55 °C) | Durchschnitt | Zielwert |
|---|---|---|
| Pro Person im Haushalt | 45 l/d | 30 l/d |
| Pro Sitzplatz in einem gut belegten Café | 35 l/d | 20 l/d |
| Pro Bett in einem einfachen Hotel | 60 l/d | 40 l/d |
| Pro Menü in einem Speiserestaurant | 11 l/d | 8 l/d |
Wegen der Gefahr vor einer Infektion durch Legionellen laufen heute viele Warmwassersysteme mit 65 °C Temperatur. Diese hohe Temperatur verursacht einen erheblichen zusätzlichen Wärmeverlust, vor allem beim Einsatz von Warmwasser-Zirkulationspumpen oder Begleitheizungen. Bei einer Warmwasseraufbereitung mit Wärmepumpen reduziert sich der COP erheblich. Oft wird das Wasser dann nur einmal pro Woche auf 65 °C aufgeheizt.
Legionellen werden über die Luft übertragen. Eine Infektionsgefahr besteht also nur beim Duschen und vorwiegend bei Personen mit schwachem Immunsystem.
Massnahmen
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Prozess |
Massnahme |
Bemerkungen |
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Abschalten |
Warmwasseranlagen welche nicht gebraucht werden, sollten abgeschaltet werden, um die Bereitschaftsverluste zu vermieden. |
Die Wirtschaftlichkeit ist sofort gegeben. |
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Temperatureinstellung |
Für die meisten Anwendungen genügt eine Warmwassertemperatur von 55 °C, bei der sich auch weniger Kalk ablagert. |
Eine Temperaturreduktion von 80 auf 55 °C verringert die Verluste um 40%. |
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Wenn eine Abwärmequelle vorhanden ist, so kann diese für die Warmwasserversorgung genutzt werden. Dabei ist zu Beachten, dass die Abwärme beim Erreichen der Solltemperatur des Warmwassers über ein Ersatzsystem abgeführt werden muss und dass bei zu wenig Abwärme die elektrische Zusatzheizung einschaltet. |
Ein 500 Liter Warmwasserspeicher mit eingebautem Wärmetauscher kostet installiert etwa 3000 Franken und spart rund 4000 kWh (500 Franken) Niedertarifstrom pro Jahr. |
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Sommerbetrieb |
Wenn im Sommer Feuerungsanlagen nur für den Warmwasserbedarf betrieben werden, so wäre in dieser Zeit eine elektrische Wassererwärmung meistens effizienter. |
Der Wirkungsgrad einer Feuerungsanlage für die Warmwassererzeugung ist im Sommer sehr tief. |
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Begleitheizung |
In vielen Fällen ist eine Rohr-Begleitheizung gar nicht notwendig. Mit einer Schaltuhr kann die Einschaltzeit der Nutzung angepasst werden oder zu grosse Pumpen können damit intermittierend betrieben werden. |
Nur 16 Laufstunden anstelle von 24 pro Tag reduzieren die Zirkulationsverluste um 20% und den Stromverbrauch um 33%. |
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Einzelboiler |
In Gebäuden mit weit auseinander liegenden Zapfstellen sind kleine Einzelboiler effizienter als eine zentralen Warmwasseraufbereitung, vor allem bei geringerem Verbrauch. |
Damit kann man sich auch die aufwendigen Einzelkostenabrechnungen für Warmwasser ersparen. |
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Wärmedämmung |
Rohrleitungen der Ladepumpe, Zirkulationsleitungen und Rohrleitungen zu häufig verwendeten Entnahmestellen (Gewerbeküche) sollten mit einer mindestens 4 cm starken Wärmedämmung versehen sein. |
Der Wärmespeicher sollte mit mehr als 4 cm gedämmt sein. Die erforderliche Wärmedämmung ist in den Verordnungen zum Energiegesetz festgelegt. |
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Boileranschluss |
Mit einem Siphon an den Warmwasseranschlüssen kann die ungewollte Zirkulation vermieden werden (warmes Wasser steigt). |
Je nach Anlage können damit die Bereitschaftsverluste reduziert werden. |
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Lecks |
Ein tropfender Warmwasserhahn sollte repariert werden. 5 Liter Leckverlust pro Tag verursacht rund 2 m³ Wasser- und 100 kWh Wärmeverlust im Jahr. |
Eine neue Dichtung kostet weniger als die jährlichen Energie- und Wasserverluste. |
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Armaturen |
Mit einem Einhebelmischer kann gegenüber einer normalen Wandbatterie etwa 20% Warmwasser eingespart werden, mit einem berührungslosen Automat zusätzliche 20%. Wassersparende Duschbrausen (Energielabel A) sind nicht teurer als übliche Brausen und verbrauchen rund 40% weniger Wasser als übliche. |
Je nach Häufigkeit der Benutzung ergeben sich Rückzahlraten von 2 bis 10 Jahren. |