Der Bedarf an Warmwasser in einem Wohngebäude hängt vor allem von seinen Bewohnern ab. Zwar können die benötigten Mengen und Temperaturen zwischen Sommer und Winter in gewissem Maße variieren. Das lässt sich durch Nutzerprofile klären. Aber der Bedarf hat nichts mit dem bauphysikalischen oder energetischen Zustand des Gebäudes zu tun, etwa seinem Dämmstandard oder der Lüftung.
In der Praxis wird der Wärmebedarf für Trinkwasser in der EnEV und in der DIN V 4701-10 pauschal mit 12,5 Kilowattstunden pro Quadratmeter Wohnfläche angegeben. Tatsächlich kann der Bedarf durchaus den doppelten Wert erreichen. Zu beachten ist auch, dass Warmwasser vor allem morgens und abends gefordert wird oder am Samstagnachmittag.
Trinkwasser ist ein Lebensmittel, für das höchste hygienische Anforderungen gelten. Die entsprechenden Vorgaben finden sich in der DIN 1988, in den Richtlinien des VDI und in den Merkblättern der Deutschen Vereinigung des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW) 551 bis 553. An jeder Stelle des Leitungsnetzes im Gebäude muss Trinkwasser geruchsfrei und farblos sein. Vor der Erwärmung hat es eine Temperatur zwischen acht und zwölf Grad Celsius. Um an dieser Stelle gleich mit einem weit verbreiteten Irrtum aufzuräumen: Obwohl kaltes Trinkwasser mit diesen Temperaturen durchaus kalt ist, muss man die Leitungen dämmen. Nicht wegen drohender Wärmeverluste, sondern weil sich an den kalten Rohren Kondensat abschlägt. Warme Luft hält viel Wasserdampf. Bei Kontakt mit den kalten Metallrohren fällt Wasser aus. Man glaubt nicht, wie oft man ungedämmte Kaltwasserleitungen vorfindet, an denen die Wasserperlen glitzern wie in einer Tropfsteinhöhle. Und diese Schlamperei ist nicht nur auf Azubis oder Gesellen des Sanitärfachs beschränkt.
Diese Leitungen gehören zum sanitären Hausnetz. Die Eigentumsgrenze zum regionalen Wasserversorger ist die Wasseruhr. Ihr folgen im Haus ein Absperrventil und ein Rückschlagventil. Denn einmal eingeleitetes Trinkwasser darf nicht ins Wassernetz zurückfließen. Ein feiner Schutzfilter sichert die Rohre und Armaturen im Gebäude gegen Schwebeteilchen.
Im Sanitärbereich Wasser sparen
Druckminderer gleichen Druckschwankungen in der Wasserversorgung aus. Wird Warmwasser in einem Speicher oder einem Boiler bereitet, braucht die kalte Zuleitung ein Membransicherheitsventil. Es verhindert, dass der Druck sechs Bar übersteigt und den Speicher zerlegt. Ventile, Filter und Zapfstellen müssen für die Verwendung mit Nahrungsmitteln zugelassen sein.
Der Druck im Kaltwasseranschluss muss den Geschosshöhen des Gebäudes angepasst werden. Das ist vor allem bei Mehrgeschosswohnbauten gelegentlich ein Problem. Im Gebäudebestand sind viele Häuser noch mit altertümlichen Druckspülern ausgestattet. Sie brauchen einen höheren Leitungsdruck als Spülkästen, die das Wasser auf Vorrat sammeln. Deshalb sollte man die Druckspüler bei der Modernisierung stets durch sparsame Spülkästen ersetzen. Gleiches gilt für Duschköpfe und Wasserhähne. Wassersparende Armaturen sind beinahe eine Pflichtübung, obendrein schonen sie den Geldbeutel.
Vom Trinkwasser zu unterscheiden sind technische Prozesswässer. Sie werden meist in geschlossenen Kreisläufen in der Fabrik geführt und unterliegen eigenen Vorgaben. Auch das Heizwasser in wassergeführten Wärmeversorgungsanlagen ist kein trinkbares Wasser. Warmes Trinkwasser deckt den Bedarf von Menschen zum Trinken, Waschen, Kochen oder anderen Zwecken. Es darf auch nicht mit Regenwasser gemischt werden, das den Garten sprengt.
Warmwasser weg von der Heizung
Der Bedarf an Warmwasser und damit der Wärmebedarf zu seiner Bereitstellung hängen von den Bedürfnissen der Bewohner ab. Er hat nichts mit der energetischen Qualität des Gebäudes zu tun, also mit den Wärmeverlusten durch die Außenflächen. Er hat auch nichts mit dem Wärmebedarf für die Lüftung zu tun. Deshalb sollte man die Warmwasserbereitung nach Möglichkeit von der Heizwärmeversorgung trennen.
Bestimmt man die Kennzahlen der Anlagentechnik für Warmwasser, muss man auch die vorhandenen Zapfstellen, die Speicher für Warmwasser und das Zirkulationssystem analysieren. Prinzipiell unterscheidet man verschiedene Bauarten von Warmwassersystemen in Wohngebäuden:
Bei der ersten Variante gibt es im Keller einen großen Warmwasserspeicher, der von einem (monovalenten) oder mehreren (multivalenten) Wärmeerzeugern thermisch beladen wird. Dieser zentrale Warmwasserspeicher versorgt alle Zapfstellen im Gebäude.
Spielarten der Versorgung
Bei einer anderen Variante ist der Warmwasserspeicher in einer Wohneinheit installiert, er bedient alle Zapfstellen in dieser Wohnung. Beispiele sind größere elektrische Durchlauferhitzer oder Gasthermen für Warmwasser.
Fachleute wissen es längst: Wirklich effizient ist nur die dezentrale Bereitung von Warmwasser. Je kürzer die Rohrwege von der Wärmequelle bis zur Zapfstelle, desto geringer sind die Wärmeverluste. Im Sommer 2014 legten die HEA und der Zentralverband der Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) eine Studie zur Warmwassererzeugung vor.
Die Experten errechneten, dass in einem Einfamilienhaus bei zentraler Bereitung des Warmwassers im Keller rund 42,4 Prozent der Wärme als Verluste ungenutzt bleiben. In einem Dreifamilienhaus sind es gar 47,7 Prozent, in einem Mehrgeschosser für zwölf Familien rund 44,4 Prozent. Demgegenüber liegen die Verluste bei dezentraler Bereitung an der Zapfstelle zwischen 2,8 und 3,2 Prozent.
Anlaufverluste nicht unterschätzen
Interessant sind auch die Anlaufverluste, die sich durch erhöhten Wasserverbrauch bemerkbar machen. Denn lange Steigleitungen brauchen einige Minuten, bis das warme Wasser umgewälzt ist und auch an der am weitesten entfernten Zapfstelle anliegt. Zentrale Versorgung im Einfamilienhaus verursacht fünf Liter Anlaufverluste am Tag, gegenüber 1,5 Litern bei dezentraler Bereitung.
Im Dreifamilienhaus steigen die Anlaufverluste bei zentraler Versorgung auf knapp sieben Liter am Tag. Im Vergleich dazu gehen bei dezentraler Bereitung nur rund drei Liter verloren. Im zentral versorgten Zwölf-Familien-Haus werden bis zu 30 Liter kostbares Trinkwasser am Tag weggespült, um auf warmes Wasser zu warten. Die dezentrale Variante verursacht Anlaufverluste von rund 16 Litern täglich. Und: Wird warmes Wasser dezentral und elektrisch mit Ökostrom erzeugt, schlagen sich die Vorteile ebenso bei den Emissionen von klimaschädlichem Kohlendioxid nieder.
Dezentral bedeutet: An jeder Entnahmestelle befindet sich ein kleiner Speicher. Das kann ein Untertischboiler sein. Auch Durchlauferhitzer an der Zapfstelle gehören dazu.
Die zentrale Warmwasserversorgung ist eigentlich nur noch in kleinen Wohngebäuden zeitgemäß. Im Mehrgeschosser ist sie möglicherweise die technisch einfachere Lösung als dezentrale Systeme. Aber die Wärmeverluste sinken, je näher die Warmwasserbereitung an die Zapfstelle rückt. Zudem hat jeder Mieter schwarz auf weiß, wie viel Warmwasser er verbraucht und wie viel Energie er dafür aufwendet. Das ist bei zentralen Systemen mit zentraler Abrechnung der Wärme kaum möglich.
Größe der Speicher
Die zentrale Bereitstellung des Warmwassers erfordert stets einen großen Speicher für das warme Wasser. Das kann ein separater Speicher für das Lebensmittel „warmes Trinkwasser“ sein, in dem das Trinkwasser durch elektrische oder hydraulische Wendeln erwärmt wird. Im Markt und im Bestand gibt es auch sogenannte Kombispeicher, Speicher im Speicher. Der Warmwasserspeicher liegt im Innern eines Pufferspeichers, der mit Heizwasser gefüllt ist. Dieser Pufferspeicher kann auch der Zwischenspeicher einer thermischen Solaranlage sein.
Der Nachteil der Speichersysteme besteht in den langen Leitungen, um das Warmwasser vom Keller bis in das oberste Stockwerk oder die Dachwohnung zu fördern. Und zwar doppelt, denn die Zirkulation erfordert parallel zum Verteilsteigstrang eine zweite Leitung, um das Warmwasser zum Speicher zurückzuleiten. Zudem werden Pumpen benötigt.
Schutz vor Legionellen
Noch ein Problem: Das Warmwasser in einem Speicher (größer als drei Liter) muss periodisch auf 65 Grad Celsius aufgeheizt werden, um die Bildung von Legionellen zu verhindern. Auch das kostet Energie.
Warmwasserspeicher unterscheiden sich im Speichervolumen und in der Temperatur, mit der sie das warme Trinkwasser bereitstellen. Prinzipiell gilt: Je größer der Speicher, desto größer der Aufwand, um ihn gegen Wärmeverluste zu dämmen. Alle hydraulischen Anschlüsse verursachen Wärmeverluste. Man kann davon ausgehen, dass zwischen 15 und 20 Prozent der aufgebrachten Wärmeenergie durch Verluste in den Speichern und Leitungen verloren gehen, auch wenn sie ordentlich gedämmt sind.
Der zweite Teil dieses Beitrags erscheint imSeptemberheft von photovoltaik.
VDE Verlag
Tipps und Hinweise für den Eigenverbrauch
Das neue Fachbuch „Energie im Wohngebäude – Effiziente Versorgung mit Strom und Wärme“ (ISBN 978-3-8007-3569-3) ermöglicht dem Leser einen ganzheitlichen Zugang zum Wohngebäude und seiner Versorgung mit Strom, Wärme und Wasser. Sämtliche Prozesse, die energetisch im Wohnhaus eine Rolle spielen, werden auf ihre Notwendigkeit, Potenziale und Einsparmöglichkeiten untersucht. Dazu analysiert und beschreibt der Autor ausführlich die Ressourcen von Gebäude und Umfeld – auch wie sie sich für eine weitgehend autarke Versorgung nutzen lassen.
Im Blickpunkt stehen die Senkung des Energieverbrauchs und der Kosten, die Erzeugung und Bereitstellung von Energie aus erneuerbaren Quellen und die Energiespeicherung – im Neubau und in der Modernisierung. Auch die Versorgung mit Wasser wird behandelt, sofern sie energetische Fragen berührt. Der Autor weist auf Normen und Vorschriften hin und gibt praktische Hinweise zur Planung und Installation.
Das Werk wendet sich an Fachleute, die vor der Aufgabe stehen, ein Gebäude zu planen oder zu modernisieren, das eine zukunftsfähige, effiziente und kostensparende Versorgung mit Strom und Wärme realisiert. Das Buch ist auch als E-Book erhältlich. Es ist beim Verlag auf der Website oder in allen gut sortierten Buchhandlungen bestellbar. Fachbücher lassen sich steuerlich absetzen.
HEA/ZVEI
Studie im Detail
Die HEA-Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung und der Zentralverband der Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) haben die Studie „Reduzierung des Energieverbrauchs und der Kohlendioxidemissionen durch dezentrale Warmwasserversorgung“ in Auftrag gegeben und veröffentlicht.
Die Studie bietet Planern, Herstellern und Installateuren eine interessante Basis, um Erzeugungssysteme für Brauchwasser möglichst sparsam auszulegen. Denn der Energiebedarf für warmes Wasser ist in gut gedämmten Gebäuden in der Regel anspruchsvoller als der Heizwärmebedarf, der nur in der Heizperiode anfällt. Untersucht wurden Konzepte für unterschiedliche Gebäudetypen aus verschiedenen Jahrzehnten. Ebenso analysiert wurden zentrale und dezentrale Versorgungssysteme, mit Speichern oder Direkterhitzung.
Bei der Bereitstellung von Warmwasser geht es nicht mehr nur um die Temperatur an der Zapfstelle. Energetische Effizienz bei der Erwärmung und möglichst geringe Anlaufverluste bestimmen die Wirtschaftlichkeit.
Dieses Gasgerät im Bad erzeugt warmes Wasser. Eserhöht zugleich den Heizwärmebedarf, weil die Frischluft für den Brenner das Bad auskühlt. Wird nichtgelüftet, sinkt die Qualität der Raumluft.
PV Heater von Refusol/Advanced Energy: Er nutztSonnenstrom, um einen Warmwasserspeicher aufBereitstellungstemperatur aufzuheizen.
