Wie effizient sind Wärmepumpen bei der Warmwasserbereitung?
Um im Sinne der Ressourcenschonung und Energiewende einen möglichst effizienten Energieeinsatz zu erreichen, wird die Auswahl des richtigen Heizsystems zu einer weitreichenden Entscheidung, was sowohl im Neubau als auch im Altbau gilt.
Diesbezüglich haben sich in den vergangenen Jahren Luft-Wasser-Wärmepumpen als effiziente und nachhaltige Lösung auf dem Markt etabliert, da sie sowohl Heizungswärme als auch Warmwasser mit einem relativ geringen Energieeinsatz bereitstellen können. Erfahren Sie in diesem Beitrag, wie man Wärmepumpen zur Warmwasserbereitung effizient nutzen kann.
Inhalt:
Luft-Wasser-Wärmepumpe zur Warmwasserbereitung?
Wärmepumpen und die Jahresarbeitszahl (JAZ)
Welche Auswirkungen haben hohe Warmwassertemperaturen auf die JAZ?
Ist die Warmwasserbereitung mit einer Wärmepumpe trotzdem energieeffizient?
So gelingt die effiziente Warmwasserbereitung mit der Wärmepumpe
Fazit: Effiziente Trinkwassererwärmung mit Wärmepumpen
Luft-Wasser-Wärmepumpe zur Warmwasserbereitung?
Sogenannte Brauchwasser- oder Warmwasserpumpen werden lediglich zur Warmwasserbereitung eingesetzt, nicht jedoch zum Heizen, weshalb sie in der Regel mit konventionellen Heizsystem kombiniert werden und eine Sonderlösung im Bereich der Wärmepumpen darstellen.
Am häufigsten werden hierzulande Luft-Wasser-Wärmepumpen verbaut. Um möglichst energiesparend Trinkwasser zu erwärmen, kommt es bei dieser Art von Wärmepumpen besonders auf die richtige Dimensionierung an. Darüber hinaus hängt der Wirkungsgrad bei Luft-Wasser-Wärmepumpen auch vom Gebäude selbst ab: Je energiesparender ein Gebäude gebaut bzw. saniert wurde, desto kostengünstiger wird der Betrieb einer Luft-Wasser-Wärmpumpe.
Wärmepumpen und die Jahresarbeitszahl (JAZ)
Die JAZ gilt als wichtigste Kennzahl zur Angabe der Effizienz von Wärmepumpen. Sie beschreibt das Verhältnis zwischen der Nutzenergie fürs Heizen und die Warmwasserbereitung auf der einen Seite und den dafür aufgewendeten Energieeinsatz auf der anderen Seite.
So errechnet sich die Jahresarbeitszahl: JAZ = kWh/a : kWh/a (Strom)
Ein Einfamilienhaus, das in einem Jahr beispielsweise 17.500 kWh Energie benötigt und mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe für die Raumheizung und Warmwasserbereitung betrieben wird, benötigt für den Betrieb der Wärmepumpe rund 4.500 kWh Strom. Daraus ergibt sich nach obiger Formel eine Jahresarbeitszahl von 3,9.
Zur Ermittlung der Jahresarbeitszahl wird ein Stromzähler und ein Wärmemengenzähler benötigt. Letzterer erfasst sowohl die Wärmemenge für das Heizen als auch die Warmwasserbereitung. Daher wird die JAZ für Wärmepumpen zwei Mal ermittelt: Einmal für den Heizbetrieb und einmal für die Trinkwassererwärmung.
Je höher die JAZ, desto effizienter arbeitet eine Wärmepumpe.
Sehr gut optimierte Anlagen können eine JAZ von 5 erreichen. Da die Jahresarbeitszahl im tatsächlichen Betrieb im Zeitraum eines gesamten Jahres gemessen wird und zusätzlich die Effizienz des gesamten Heizsystems und des Gebäudes sowie das individuelle Nutzerverhalten berücksichtigt werden, kann die JAZ erst nach Kauf und Installation ermittelt werden. Meist ist sie niedriger als errechnet, vor allem dann, wenn mit der Wärmepumpe Trinkwasser erwärmt wird. Hilfreich ist der JAZ-Rechner des Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.
Welche Auswirkungen haben hohe Warmwassertemperaturen auf die JAZ?
Bekanntlich laufen Wärmepumpen bei niedrigen Vorlauftemperaturen wie beispielsweise 35 Grad am effizientesten. Wenn für die Trinkwassererwärmung die Vorlauftemperatur auf 55 oder 60 Grad erhöht werden muss, kann das die Effizienz einschränken.
Denn wenn eine Luft-Wasser-Wärmepumpe die gewünschte Temperatur nicht selbstständig erreichen kann, wird häufig ein integrierter Heizstab aktiviert, was wiederrum den Stromverbrauch erhöht: Schon 1 Grad mehr an Vorlauftemperatur bedeutet für die Wärmepumpe einen zusätzlichen Energiebedarf von 2,5 % und in weiterer Folge höhere Stromkosten.
Ist die Warmwasserbereitung mit einer Wärmepumpe trotzdem energieeffizient?
Ja, denn Wärmepumpen nutzen erneuerbare Energiequellen, wie Umgebungsluft oder Erdwärme und bieten einen relativ hohen Wirkungsgrad, der als Leistungszahl COP (für „Coefficient of Performance“) angegeben wird. Im Gegensatz zur JAZ, wird der COP jedoch nicht unter realen Bedingungen gemessen, sondern unter standardisierten Normbedingungen in einem Labor.
Moderne Wärmepumpen erreichen COP-Werte von über 3. Das bedeutet, dass sie mehr als dreimal so viel Wärmeenergie liefern, wie sie an elektrischer Energie verbrauchen.
So gelingt die effiziente Warmwasser-bereitung mit der Wärmepumpe
Die Wärmequelle und Vorlauftemperatur sind die einflussreichsten Faktoren für den Wirkungsgrad einer Wärmepumpe. Je höher die Quelltemperatur und je niedriger die Vorlauftemperatur ist, desto effizienter kann eine Luft-Wasser-Wärmepumpe heizen bzw. Warmwasser aufbereiten.
Während Erdwärmepumpen und Grundwasser-Wärmepumpen in der Regel auch in Kaltphasen keine Probleme bei der Warmwasserbereitung haben, können auch Luft-Wasser-Wärmepupen in energieeffizienten Gebäuden effizient eingesetzt werden, da sie rund 70 % bis 75 % der benötigten Energie aus der Umgebungsluft erzeugen. Der Rest wird durch externen Strombezug gedeckt. Besonders wirtschaftlich und nachhaltig arbeiten Wärmepumpen bei der Warmwasserbereitung, wenn sie mit Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage betrieben werden.
Weiter zu beachten ist, dass das Heizsystem nicht zu knapp ausgelegt und an die individuelle Nutzung angepasst wird. Um ein elektrisches Nachheizen bei Luft-Wasser-Wärmepumpen zu vermeiden, sollte die Zieltemperatur so niedrig wie möglich gewählt werden. Für die Trinkwasserhygiene sind 55 Grad ideal, da sich in diesem Temperaturbereich keine Legionellen bilden können. Darüber hinaus ist auf Folgendes zu achten:
- Gut gedämmte Warmwasserleitungen
- Kurze Verteilwege vom Trinkwasserspeicher zu den Wasserhähnen
Fazit: Effiziente Trinkwassererwärmung mit Wärmepumpen
Die Wärmequelle und Vorlauftemperatur sind die einflussreichsten Faktoren für den Wirkungsgrad einer Wärmepumpe. Je höher die Quelltemperatur und je niedriger die Vorlauftemperatur ist, desto effizienter kann eine Wärmepumpe heizen bzw. Warmwasser aufbereiten.
Temperaturunterschiede von Wärmequellen für Wärmepumpen während der Heizperiode im Überblick:
- Grundwasser: 10 bis 12 Grad Celsius
- Erdreich: 0 bis 5 Grad Celsius
- Außentemperatur: -20 bis 10 Grad Celsius
Wärmepumpen, die Grundwasser oder Erdreich als Wärmequellen nutzen, erwärmen Trinkwasser besonders effizient und kostengünstig. Aber auch Luftwärmepumpen mit einem niedrigeren Wirkungsgrad sind bei der Warmwasserbereitung effizient, vor allem wenn sie mit Ökostrom oder idealerweise mit Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage betrieben werden.
Sie haben noch Fragen zur Warmwasserbereitung mit Wärmepumpen? Auch wenn Sie mehr über die Mitgliedschaft in der Energiegemeinschaft erfahren möchten, freuen wir uns, wenn wir Ihnen weiterhelfen können.
