Warmwasser-Wärmepumpe: Mit warmer Luft zu heißem Wasser

• Wie eine Warmwasser-Wärmepumpe funktioniert

  • Art der verwendeten Luft

  • Wie die Wärmepumpe das Brauchwasser erwärmt

• Wie ist es bei der Brauchwasserwärmepumpe um COP und JAZ bestellt?
• Wie bei einer Warmwasser-Wärmepumpe die Kosten ausfallen

  • Stromkosten

  • Wartungskosten

  • Anschaffungskosten

  • Installationskosten

• Ist eine Warmwasser-Wärmepumpe sinnvoll?

In Gegensatz zu einer Wärmepumpenheizung, die sowohl für Warmwasser als auch für Raumwärme sorgt, ist eine Brauchwasserwärmepumpe ausschließlich auf die Bereitstellung von Warmwasser ausgelegt. Wie diese bezieht jedoch auch sie einen Großteil ihrer Energie aus der Umwelt. Dabei dient ihr in den meisten Fällen Luft als Wärmequelle. Denn der finanzielle Aufwand, der mit einer Erschließung von Erdreich oder Grundwasser verbunden ist, rechnet sich aufgrund des vergleichsweise geringen Energiebedarfs eher selten.

Es gibt dabei drei Arten von Luft, die als Wärmequelle einer Brauchwasserwärmepumpe infrage kommen:

• Umluft: Hierbei wird die sich im Raum befindliche Abwärme angesaugt und anschließend in abgekühlter Form wieder an diesen abgeben. Die Brauchwasserwärmepumpe wird in diesem Fall häufig im Heizungskeller platziert, da dort das Verbrennen von Gas, Öl oder Pellets die Raumtemperatur recht hoch ausfallen lässt. Aber auch ein Wirtschaftsraum, in dem der häufige Betrieb von Waschmaschine, Trockner oder Gefrierschrank für warme Luft sorgt, oder die Garage, welche regelmäßig beim Abkühlen der Automotoren erwärmt wird, eignen sich als Aufstellungsorte. Damit der Umluftbetrieb möglich ist, wird allerdings ein Raumvolumen von mindestens 15 m³ empfohlen.
• Abluft: Statt aus der unmittelbaren Umgebung bezieht die Warmwasser-Wärmepumpe ihre Luft hierbei aus anderen Räumen wie der Küche oder dem Bad. Deren Abluft wird über ein Rohrsystem zu ihr geleitet und auf diesem Weg anschließend als abgekühlte Fortluft auch wieder dorthin abgeführt. Da damit auch eine Entfeuchtung der Luft einhergeht, verbessert sich dort außerdem das Raumklima und die Gefahr von Schimmelbildung sinkt.
• Außenluft: Auch von draußen kann über ein Lüftungssystem Zuluft bezogen werden. Hier sind Sie allerdings von den jahreszeitlichen Temperaturen abhängig und werden in kälteren Monaten eine geringere Leistung erhalten. Außerdem gilt es zu beachten, dass bei unter +7 °C der Verdampfer vereisen kann und dann mittels eines elektrischen Heizstabs abgetaut werden muss. Interessant könnte diese Option jedoch für Sie sein, wenn Sie die Warmwasser-Wärmepumpe nur im Sommer nutzen möchten, um in dieser Zeit Ihre Heizungsanlage abzuschalten.

Egal, woher die Warmwasser-Wärmepumpe die Luft bezieht, sobald sie sie angesaugt hat, verlaufen die weiteren Schritte stets gleich ab: Mittels eines Verdampfers überträgt sie deren Wärme auf ein Kältemittel, welches daraufhin gasförmig wird. Anschließend verdichtet ein Kompressor dieses Gas, wodurch dieses sich weiter erwärmt. Sobald die fürs Brauchwasser vorgesehene Temperatur erreicht ist (Je nach Einstellung können dies zwischen 45 °C und 65 °C sein. Bei unter 55 °C muss allerdings mindestens einmal alle zwei Wochen eine stärkere Erhitzung stattfinden, da sich bei niedrigeren Temperaturen Legionellen im Wasser ausbreiten können.), überträgt die Wärmepumpe die Energie per Verflüssiger auf das im Speicher befindliche Wasser. Das sich im Zuge dessen abkühlende Kältemittel nimmt wieder seinen Ausgangszustand an und steht, nachdem es am Entspannungsventil dekomprimiert wurde, dem Kreislauf erneut zur Verfügung.

Der Warmwasserspeicher fasst bei einem Einfamilienhaus meist 200–300 Liter; ausgehend davon, dass pro Person 40–50 Liter Warmwasser pro Tag benötigt werden. Sollten Sie die Brauchwasserwärmepumpe mit Heizungsunterstützung betreiben wollen, also beispielsweise eine Gasheizung anschließen wollen, bedarf es eines im Speicher befindlichen Wärmetauschers. Eine solche Kombination ist bei einer Warmwasser-Wärmepumpe jedoch nur sinnvoll, wenn sich auf diesem Weg das Wasser günstiger erhitzen lässt. Dafür muss dann z. B. der Gaspreis niedriger sein als der Strompreis geteilt durch den COP der Brauchwasserwärmepumpe.

Denn was Wärmepumpen so effizient macht, ist, dass sie Umgebungsenergie verwerten, die sonst energetisch ungenutzt bleiben würde; in diesem Fall die der warmen Luft. Je größer deren Anteil an der entstehenden Wärme ist, desto geringer ist gleichzeitig ist der Anteil des bei der Komprimierung eingesetzten Stroms. Das Verhältnis von erzeugter Wärme zur dafür benötigten elektrischen Leistung wird per Leistungszahl, auch COP (Coefficient of Performance) genannt, angegeben. Ermittelt wird diese unter Laborbedingungen und beträgt bei einer Brauchwasserwärmepumpe ungefähr 3–4. Das bedeutet, dass sie 1 kW Strom in 3–4 kW Wärmeenergie umwandelt.

Da jedoch der Gebrauch einer Wärmepumpe nicht im Labor, sondern abhängig von den tatsächlichen Nutzungsbedingungen stattfindet, gibt es zusätzlich noch die Jahresarbeitszahl, kurz JAZ. Diese gibt den realen Wirkungsgrad der Warmwasser-Wärmepumpe im Verlauf eines Jahres an. Eine Rolle dabei spielen dabei vor allem die Temperatur der Wärmequelle sowie das Nutzerverhalten. So ist in kalten Monaten eine mit Außenluft arbeitende Brauchwasserwärmepumpe nicht nur wegen der geringen Lufttemperatur, sondern auch wegen des höheren Bedarfs an warmem Wasser deutlich weniger effizient.

Generell gilt, dass die JAZ geringer als der COP ist, dafür jedoch in der Praxis von größerer Relevanz. Somit empfiehlt es sich, vor dem Kauf einer Wärmepumpe in Erfahrung zu bringen, unter welchen Bedingungen der COP zustande gekommen ist.

Mithilfe von JAZ oder COP lässt sich dann auch ein Überblick über die zu erwartenden Stromkosten verschaffen. Will man bei einer Warmwasser-Wärmepumpe den Stromverbrauch pro Tag ermitteln, muss man pro Person von einem Warmwasserbedarf in Höhe von 40–50 Litern ausgehen, für deren Erhitzung auf 45 °C etwa 1,5 kWh Energie benötigt wird. Ein 4-Personen-Haushalt kommt somit auf einen täglichen Stromverbrauch von 6 kWh. Aufs Jahr gerechnet fällt dieser dann wie folgt aus:

1,5 kWh * 4 Personen * 365 Tage = 2.190 kWh

Um nun die mit dem Betrieb der Brauchwasserwärmepumpe verbundenen Stromkosten zu bestimmen, muss man zunächst diesen Verbrauch durch deren JAZ bzw. COP (z. B. 3,5) teilen und den Quotienten anschließend mit dem aktuellen Strompreis multiplizieren. Stand Januar 2023 liegt jener bei durchschnittlich 48 Cent.

2.190 kWh : 3,5 * 0,48 € = 300,34 €

Sparen können Sie bei den Stromkosten, wenn Sie Ihre Warmwasser-Wärmepumpe nicht per Netzbezug, sondern per Strom aus der eigenen Photovoltaik-Anlage betreiben. Diese Kombination hat den zusätzlichen Vorteil, dass auf diese Weise auch Ihre Eigenverbrauchsquote erhöhen. Anstatt den PV-Strom also für eine geringe Einspeisevergütung dem Netzbetreiber zu überlassen, nutzen Sie ihn zur Trinkwasser-Erwärmung und brauchen gleichzeitig nicht den hohen Strompreis zahlen. Was Ihnen dabei zugute kommt, ist, dass die Stromaufnahme der Brauchwasserwärmepumpe mit 400–700 W sehr gering ausfällt. Somit kann ihre PV-Deckungsrate den Großteil des Jahres über sehr hoch ausfallen.

Ebenfalls zu den Betriebskosten zählen Wartungsausgaben. Da eine Brauchwasserwärmepumpe jedoch von der Technik her einem Kühlschrank nicht unähnlich ist, braucht sie genau wie dieser eigentlich keine regelmäßige Wartung. Es wird allerdings empfohlen, sie alle zwei Jahre einmal durchchecken zu lassen. Dabei können dann der Speicher und die Geräteeinstellungen überprüft werden sowie die Zuluft- und Fortluft-Leitungen gereinigt werden. Dies ist schnell gemacht und mit nicht allzu hohen Kosten verbunden.

Noch wichtiger bei der Entscheidung für ein Heizsystem dürfte aber sicherlich der Anschaffungspreis sein. Auch hier weiß die Brauchwasserwärmepumpe zu punkten, da die Preise je nach Modell und Ausstattung meist bei gerade einmal 1.500 - 3.000 € liegen. Somit kosten sie weniger als Solarthermie-Anlagen, deren Anschaffungspreis durchschnittlich 6.000 € beträgt. Soll die Wärmepumpe jedoch über einen Wärmetauscher zum Anschluss an ein weiteres Heizsystem verfügen, kann der Preis auch schonmal um die 5.000 € betragen.

Ein weiterer Vorteil, den Brauchwasserwärmepumpen gegenüber Solarthermie-Anlagen haben, ist die einfachere Installation. So werden Warmwasser-Wärmepumpen meist schon steckerfertig geliefert und benötigen am Aufstellungsort lediglich eine 230 V-Steckdose. Im Großteil der Fälle sind sie als Monoblock gefertigt – also alle Komponenten in einem Gerät verbaut. Es existieren jedoch auch Splitgeräte, bei denen die Wärmepumpe und der Speicher voneinander getrennt sind.

Bei mit Umluft arbeitenden Warmwasser-Wärmepumpen besteht das Installieren meist nur aus wenigen Schritten: deren Aufstellen bzw. Anhängen im dafür vorgesehenen Raum, dem Verbinden mit den Kalt- und Warmwasserrohren sowie dem Anschluss an die Stromdose. Sofern Sie nicht über die entsprechenden Heimwerker-Fähigkeiten verfügen, sollten Sie damit einen Installateur beauftragen. Die Kosten dafür liegen je nach Aufwand bei 50–350 €. Sollen Abluft oder Außenluft als Wärmequelle dienen, bedarf es zusätzlich entsprechender Zu- und Ableitungen. Die damit verbundenen Arbeiten schlagen dann mit 500–1.500 € zubuche.

Sich eine Wärmepumpe speziell für die Warmwasserbereitung zuzulegen, kann sowohl für Bestandsgebäude als auch Neubauten von Vorteil sein. So profitieren Sie im Altbau beispielsweise dadurch, dass Ihre alte Gas- oder Ölheizung durch deren Betrieb entlastet wird. Gerade im Sommer, wenn Ihr Wärmeerzeuger nicht heizen muss und nur wegen des Warmwassers läuft, verbessert sich auf diese Weise dessen Wirkungsgrad. Denn übernimmt dann die Wärmepumpe die Brauchwasser-Erwärmung, kann Ihre Zentralheizung ausgeschaltet werden. Dadurch sparen Sie Brennstoffkosten sowie CO₂-Emissionen.

Bei neugebauten Passiv- oder Niedrigenergiehäusern ist der Energiebedarf sehr gering. Es ist entweder keine Heizung oder nur eine mit sehr geringer Leistung erforderlich. Damit trotzdem ausreichend erhitztes Trinkwasser zur Verfügung steht, bedarf es daher eines separaten Wärmeerzeugers wie einer Warmwasser-Wärmepumpe. Mit PV- oder Ökostrom betrieben trägt sie dann auch zu dem mit diesen Gebäuden verbundenen Nachhaltigkeitsgedanken bei.

Ob sich diese Form der Wasser-Erhitzung auch für Ihr Zuhause eignen würde und welches dann die beste Brauchwasserwärmepumpe wäre, bedarf sicherlich einiger Abwägungen. Unterstützung dabei kann Ihnen ein darauf spezialisierter Heizungsfachbetrieb bieten. Als erste Hilfestellung zur Frage „Lohnt sich eine Warmwasser-Wärmepumpe?“ finden Sie hier eine Übersicht ihrer Vor- und Nachteile: