Was ist eigentlich eine Brauchwasser-Wärmepumpe?

08.06.2020

Brauchwasser-Wärmepumpen werden oft als der kleine Einstieg in die WP-Technologie gesehen. Doch damit wird ihr Potenzial unterschätzt. Wir stellen die Technik vor und für wen sie interessant ist.

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Brauchwasser-Wärmepumpen (BWWP) könnten in der Wahrnehmung etwas im Abseits stehen. Denn sie erzeugen „nur“ Warmwasser (Warmwasserbereitung) und keine Raumwärme und gelten vielen als eine Art Einstiegstechnologie in das Thema Wärmepumpe. Doch Brauchwasser-Wärmepumpen weisen schon seit 2016 jährliche Marktwachstumsraten von 8-11% auf. Für 2019 beziffert der Bundesverband Wärmepumpe (BWP) den Absatz auf 16.500 Stück (2016: 12 500). Die Branche rechnet mit einer positiven Weiterentwicklung. Auch hier könnte die neue BAFA-Förderung, die seit 1. Januar 2020 gilt, die Entwicklung befördern, da bei Gasthermen die Forderung eines Hybrid-gerechten Kessels ins Haus steht, wenn ausgetauscht wird.

Wie funktionieren Brauchwasser-Wärmepumpen?

Brauchwasser-Wärmepumpen sind meistens auf den Boden aufzustellende Geräte, die in ihrer Bauweise als Monoblock ausgeführt sind. Auch darüber ist die Installation vereinfacht, weil Kältekreisarbeiten entfallen. Brauchwasserwärmepumpen beziehen ihre Energie aus der Umgebungsluft. Insofern sind sie am ehesten mit Luft/Wasser-Wärmepumpen (LWWP) vergleichbar.

© Weishaupt
Die meisten BWWP sind als Monoblock konzipiert. Dem Speicher ist eine Wärmepumpeneinheit aufgesetzt und diese gibt die eingesammelte Wärme an den Wasserspeicher ab.

Je nach Luftbezug und -abführung sind grundsätzlich drei Betriebsformen von Wärmepumpen zu unterscheiden: Wärmepumpen, die die Innenluft nutzen (Umluft/Abwärme), Wärmepumpen, die die Innenluft nutzen und sie dann nach außen führen (Abluft) und Wärmepumpen, die ihre Zuluft von außen beziehen und sie auch wieder nach außen geben (Außenluft). Für Abluft- und Außenluft-Betriebsweisen sind folglich Kernbohrungen nötig.

Wiederaufladen von Brauchwasser-Wärmepumpen kann sehr lange dauern

Das Manko von BWWP ist die lange Wiederaufladezeit. Sie kann bis zu 10 Stunden betragen, wenn der Warmwasserspeicher einmal komplett entleert wurde. Das ist allerdings nur ein Extremwert, Nachladungen benötigen deutlich weniger Zeit. Im Bedarfsfall kann außerdem ein Heizstab zugeschaltet werden.

Wie bei den LWWP hängt ihr Wirkungsgrad (COP) von der Temperatur der Wärmequelle ab. Fällt die Temperatur unter + 7 °C, kann der Verdampfer vereisen und er muss elektrisch aufgetaut werden. BWWP mit Abtaufunktion können deshalb noch bei tieferen Temperaturen arbeiten als solche, die keine Abtaufunktion besitzen. Bei einer Mischung der angesaugten Luft von Außenluft und Abluft aus dem Gebäude ist besonders darauf zu achten, dass bei BWWP ohne Abtaufunktion die angesaugte Luft nicht unter den Minimalwert von +7 °C fällt, da sonst die Wärmepumpe nicht anläuft bzw. je nach Einstellung der Elektroheizstab die Warmwasserbereitung übernimmt, dann arbeitet die Wärmepumpe aber mit einer deutlich geringeren Effizienz.

Man sollte auch den Schallleistungspegel bedenken: Mit Werten um die 50 dB(A) und mehr ist eine BWWP vergleichsweise so laut wie ein im Betrieb brummender Kühlschrank und das dann ggf. über mehrere Stunden.

So sieht der ideale Aufstellort aus

COPs von 3 bis 4 sind unter idealen Bedingungen möglich. Ideal sind Räume, in denen Abwärme anfällt, z.B. der Heizungskeller oder auch die Waschküche, z.B. mit Wäschetrockner oder Neben- und Lagerräume, z.B. mit Kühl- und Gefriergeräten. Je wärmer die Zuluft ist, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Ein verhältnismäßig zu kleines Raumvolumen wird zu einer Auskühlung führen, was die Anlagen-Effizienz senkt.

Unterdruck und Überdruck bzw. die passende Auslegung in Größe und Anzahl für geeignete Volumenströme zum Nachströmen neuer Luft sind Themen bei Konstruktionen, die mit Außenluft/Abluft arbeiten. Durch die Wärmerückgewinnung ist die Abluft natürlich kühler als die Zuluft. Man wird diesen Effekt zur leichten Kühlung des Aufstellraumes nutzen können, zu mehr aber nicht. Der zweite Nebeneffekt der BWWP: Die Luft wird aufgrund des Wärmeentzugs getrocknet.

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Zur sonst üblichen Solarthermie sind Brauchwasser-Wärmepumpen eine erwägenswerte Alternative, weil sie vom Ertrag her planbarer und in der Anschaffung günstiger sind.

Was bei COP-Angaben beachtet werden muss

Bei den Angaben der Brauchwasserwärmepumpen Hersteller zum COP muss unbedingt erfragt werden, unter welchen Testbedingungen diese ermittelt wurden, sonst gestaltet sich eine Vergleichbarkeit schwierig. Wichtig sind hier immer Angaben, bei welcher Raumluft-Temperatur und welcher Vorlauftemperatur der COP ermittelt wurde.

Eine Schwierigkeit ist auch, den rechnerischen Stromverbrauch pro Jahr (Jahresarbeitszahl) anzugeben, denn es fließen in der Praxis Unwägbarkeiten ein und etliche Hersteller machen aus diesem Grund auch keine Angaben. Dennoch sollte es Ungefähr-Werte geben, damit ein Kunde in etwa abschätzen kann, worauf er sich beim Stromverbrauch einlässt, wenn er eine Brauchwasser-Wärmepumpe kauft. Ein 4-Personen-Haushalt muss von einer Jahresarbeitszahl von etwa mit 1.200 - 1.600 kWh/a rechnen.

Ein anderer Aspekt, der nicht zuletzt im Zuge der Klimaschutzdebatte an Bedeutung gewinnt, ist die Wahl des eingesetzten Kältemittels. Überwiegend werden noch Fluorkohlenwasserstoffe eingesetzt (R134a, klimafreundlicher: R513a). Die ersten setzen bereits Propan als Kältemittel ein (R290), das unter Treibhausgesichtspunkten als vergleichsweise unproblematisch gilt.

Breites Einsatzspektrum

Brauchwasser-Wärmepumpen können im Neubau und im Bestand eingesetzt werden. Sie können z.B. alte, elektrisch beheizte Warmwasserspeicher ersetzen. Für andere sind BWWP eine Option, um die Zentral-Heizung vom Warmwasser-Betrieb abzukoppeln, so dass der fossile Kessel zeitweise ausgestellt werden kann, etwa in Jahres-Phasen, in denen nur Warmwasser gefragt ist und keine Heizungs-Wärme, was Brennstoff spart.

Eine interessante Option auch, auf relativ kostengünstige Art und Weise konventionelle Heiztechnik auf Basis fossiler Brennstoffe mit erneuerbaren Energien zu kombinieren und darüber eine Hybrid-Heizung zu kreieren.

Grundsätzlich gilt das auch für Systeme auf Basis erneuerbarer Energien, z.B. Bioenergie, die WW-Wärmepumpe als Alternative zur klassischen Kombination mit der Solarthermie einsetzen können. Eigenheimbesitzern, die ihren selbst erzeugten PV-Strom meistmöglich selbst verbrauchen wollen, bieten sie eine weitere Option.

Einsatzgrenzen sind die Speichervolumen. In den meisten Fällen werden BWWP deshalb in Ein- bis Zweifamilienhäusern zum Einsatz kommen. Es gibt aber auch Ansätze, sie in Neubau-Mehrfamilienhäusern pro Wohneinheit zu verbauen, um sich eine zentrale Warmwasserbereitung mit ihrer relativ aufwändigen Infrastruktur zu sparen.

Förderung nur Huckepack

Für viele ist die Brauchwasser-Wärmepumpe ein Einstieg in die grundsätzliche Frage einer Wärmeversorgung des Hauses in Zukunft per Wärmepumpentechnologie. Zwar werden sie nicht direkt gefördert wie andere Wärmepumpen von Seiten des Marktanreizprogramms (MAP) Heizen mit Erneuerbaren Energien des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA), die seit 1. Januar diesen Jahres bis zu 45 % der Kosten als Zuschuss erhalten können.

Allerdings besteht die Möglichkeit der indirekten Förderung, denn BWWP können als Umfeldmaßnahme mitgefördert werden, wenn eine förderfähige Heizung nach BAFA (Biomasse, Gas-Hybrid, Wärmepumpe) eingebaut wird. In manchen Bundesländern gibt es weitere Förderprogramme im Bereich der erneuerbaren Energien. Details gilt es zu erfragen, ob BWWP Bestandteil dieser Programme sind und unter welchen Bedingungen (z.B., ob die Förderung mit der BAFA-Förderung kumulierbar ist).

Vor- und Nachteile von Brauchwasserwärmepumpen - ein Fazit

Wer sich für eine BWWP entscheidet, der hat in der Summe einige überlegenswerte Vorteile. Z.B. gegenüber der Solarthermie: Sie sind günstiger als Kollektoren auf dem Dach plus notwendiger Infrastruktur, um die Wärme vom Dach ins Haus zu bringen. Außerdem bringen Kollektoren im Winter, wenn Wärme gebraucht wird, oft wenig, im Sommer hingegen (zu)viel. Schlechtwetterphasen sind bei der Thermie auch ein Manko. BWWP lassen sich da besser „steuern“, insbesondere, wenn sie Raumluft nutzen. Dem Vorteil der niedrigeren Anschaffungskosten steht der Nachteil höherer Betriebskosten entgegen (Stromkosten). Hier ist es am Ende eine Abwägung.

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Die Eigenstromversorgung ist ein großes Trendthema, möglichst viel vom selbst erzeugten Strom auch selbst zu nutzen, statt ihn ins Netz einzuspeisen. Moderne BWWP sind PV-kompatibel.

Allerdings lassen sich die Stromkosten auch mildern. Denn moderne BWWP sind kompatibel mit Photovoltaik. Heutige Wechselrichter als Zentralmanager des Eigenstromverbrauchs sind fähig, einzelnen Verbrauchern im Haus priorisiert jeweils Strom zuzuweisen, je nach vorhandener Ertragslage. Zu den Adressaten im Haus könnte auch die BWWP zählen. Sie kann dazu beitragen, die Eigenstrom-Verbrauchsquote zu erhöhen.

Ein in der Branche etablierter Schnittstellenstandard zur Integration von PV-Strom in Wärmepumpen-Anlagen lautet SG-Ready. Zusätzlich bieten manche Wärmepumpen-Hersteller eigene Software-Lösungen an, um die Wechselrichter-Stromverteilung noch weiter zu differenzieren, z.B. indem man die Wahl hat, ob nur der Verdichter betrieben oder auch der Heizstab unterstützt werden soll. Da der Verdichter zwar über einen langen Zeitraum arbeiten muss, dafür aber nur eine relativ geringe Stromaufnahme hat (ca. 500-600 W), können rein technisch gesehen hohe PV-Deckungsraten erzielt werden

Autor Dittmar Koop ist Journalist für erneuerbare Energien und Energieeffizienz.

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