Warmwasser

Die Bereitstellung von Warmwasser gehört heute in den entwickelten Industrieländern zum üblichen Wohnkomfort. Die Anwendung in Gewerbe und Industrie fand bereits deutlich früher statt.

Warmwasser ist erwärmtes Trinkwasser im Temperaturbereich von üblicherweise 30 °C bis 60 °C, darüber hinaus spricht man von Heißwasser. Eine Wassertemperatur von 35 °C empfindet der Durchschnitt als handwarm, während bei 55 °C schon die Gefahr der Verbrühung beginnt. Thermostatventile in Wohnungen werden meist für eine Normaltemperatur von 40 °C eingestellt.

Geschichte

Während die meisten Privathaushalte bis etwa zur Mitte des 20. Jahrhunderts ihren Bedarf an Warmwasser durch Erhitzen am Herd oder im Wasserschiff deckten, setzten sich bald darauf die elektrischen oder mit Stadtgas betriebenen Durchlauferhitzer am Sanitärmarkt durch. Sie lieferten Heißwasser. Für den täglichen Gebrauch (z. B. Abwasch, Handwäsche) oder zum Baden musste das hocherhitzte Wasser also mit Kaltwasser gemischt werden. Bei brennstoffbetriebenen Wassererhitzern führen oft mögliche Sicherheitsmängel bei der Luftzufuhr, den Gasleitungen oder Abgaszügen dazu, dass diese Geräte für Wohnräume nur noch eingeschränkt verwendet werden dürfen.

Heute gehört eine komfortable, automatisierte Warmwasserbereitung zum Standard in den entwickelten Industrieländern. Die Energie zur Erwärmung wurde in den letzten Jahrzehnten vorwiegend durch Verbrennung von Öl oder Gas bereitgestellt. In Ländern mit sehr geringen Strompreisen (Frankreich, skandinavische Länder) ist auch die elektrische Heizung verbreitet. Seit Beginn der 2000er Jahre gewinnen thermische Solaranlagen, Holzheizkessel, Wärmepumpenanlagen und Abwasserwärmerückgewinnung an Bedeutung.

Die Nutzung der Sonnenenergie hat eine längere Geschichte, als oft angenommen. Angeblich hat bereits Archimedes um 250 v. Chr. in Syrakus ein Heizsystem mit Brennspiegeln gebaut, und in südlichen Ländern nützt man die rasche Erwärmung von dunklen Behältern schon lange. Kleingärtner basteln sich seit der letzten Jahrhundertwende eigene primitive Systeme, die auf einem dunkel gestrichenen Fass oder einem in der Sonne liegenden Schlauch beruhen. Selbst mit einem einfachen Gartenschlauch kann man schon nach einer Viertelstunde Sonne ein kurzes „Tröpferlbad“ genießen. In Ländern wie Israel oder Griechenland gibt es fast kein Hausdach, auf dem nicht ein Thermosiphonkollektor mit Warmwasserspeicher steht, der ohne Pumpe nach dem Schwerkraft-Umlaufprinzip arbeitet.

Heutige Warmwassersysteme

Soll ein modernes Warmwassersystem für unsere Breiten auch im Winter zufriedenstellend arbeiten, benötigt es vor allem folgende Komponenten:

• Beheizung durch einen Brennstoff (Öl, Gas, Kohle, Brennholz oder Pellets), durch Fernwärme oder auch elektrischem Strom
• eine Regelung mit Temperaturfühler und Zeitschaltuhr
• Sicherheitseinrichtung mit Ausdehnungsgefäß, Rückflussverhinderer und Sicherheitsventil
• eine Zirkulationspumpe (mit eigenem Thermostat und Zeitschaltuhr oder durch die Regelung gesteuert)
• und für den Komfort eine Mischbatterie an jedem Waschbecken oder eine zentrale Mischbatterie für jeden Waschraum

Die Wärmeversorgung für moderne, sanitätsbewusste Gewerbebetriebe erfordert darüber hinaus noch eine Abstufung der Wassertemperatur und aus Gründen des Umweltschutzes oft auch jene der Qualität. Da eine zentrale Heizanlage bei nicht zu langen Leitungen einen höheren Wirkungsgrad hat, sollte sie etwa folgende Bedürfnisse erfüllen:

• Heizwasser (Vorlauftemperaturen je nach System von etwa 23 °C bis maximal 90 °C)
• Brauchwasser für Desinfektion (Wassertemperatur mindestens 82 °C)
• Brauchwasser für die gewerblich genutzten Handwaschbecken (Entnahmetemperatur etwa 45 °C)
• Brauchwasser für Reinigung etc. (Entnahmetemperatur ca. 65 °C)
• Warmwasser in Trinkwasser-Qualität für spezielle Räume (kann zur Ersparnis des zugehörigen Leitungsnetzes auch örtlich erwärmt werden) und
• Wasserdampf für die oft nötige Prozesswärme (Sattdampf zwischen 1,5 bar und 8 bar)

Die Wärmeerzeugung (Heißwasser, Dampf) erfolgt meist mit Heizkesseln oder Anlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Zum System gehören bei obiger Auslegung im Regelfall mehrere Warmwasserboiler, teilweise getrennte Rohrleitungen, Armaturen und ein geeigneter Kamin etc. Zu einer optimalen Betriebsweise bedarf es neben effizienten Einzelkomponenten auch einer optimalen Kombination der einzelnen Systemteile.

Trinkwassererwärmungsanlagen

Den Begriff der Anlage zur „Trinkwassererwärmung nach der Definition der allgemein anerkannten Regeln der Technik“ enthält die deutsche Trinkwasserverordnung in § 13 ihrer seit dem 1. November 2011 geltenden Fassung. Zwecks Überwachung dieser Anlagen hinsichtlich etwaiger Krankheitserreger gilt für den Betrieb von Trinkwassererwärmungsanlagen seit November 2011 eine Anzeigepflicht gegenüber dem Gesundheitsamt.^[1]

Energie sparen

Durch Reduzierung der Temperatur von Warmwasserspeichern kann der Energieverbrauch deutlich gesenkt werden. Direkt ersichtbare Nachteile ergeben sich dadurch in der Regel nicht, da dem Warmwasser in der Regel ohnehin Kaltwasser zugemischt wird. Als Brauchwassertemperatur beim Waschen genügen 45°C. Je höher die Temperatur im Warmwasserspeicher ist, desto höher sind auch die Abstrahlverluste des Kessels (beispielsweise ein Wärmeverlust von 3 % von 75°C ist mehr als 3 % von 45°C). Es ist jedoch darauf zu achten, dass der Kessel mindestens einmal pro Woche auf über 60 °C erwärmt wird und mit diesem Heißwasser auch die Leitungen durchspült werden, um die Gefahr der Vermehrung gefährlicher Legionellen im Kessel und in den Leitungen zu vermindern.

Hingegen sind die Zirkulationspumpen in die Kritik geraten, weil sie bei nur mäßigem Wasserverbrauch die Energiekosten überproportional erhöhen (rasche Abkühlung des in der Leitung zirkulierenden Warmwassers). Sie sind zur kurzfristigen Bereitstellung großer Mengen an Warmwasser, beispielsweise im Gastgewerbe, weiterhin empfehlenswert. Da ein Zirkulationssystem im Prinzip dieselbe Wirkung im Mauerwerk hat wie ein Heizungsrohr, ist es ersichtlich, dass damit außerhalb der Heizperiode das Mauerwerk unnötigerweise erwärmt und Energie verschwendet wird. Abhilfe dagegen schafft eine Schaltleitung, mit der (mithilfe eines manuell zu bedienenden Tasters oder an die Beleuchtung einer Nasszelle gekoppelt) die Umwälzpumpe für ein paar Minuten eingeschaltet wird, bevor man Duschen geht, bevor man das WC benützt (um sich danach die Hände zu waschen) oder bevor man eine manuelle Abwäsche in der Küche beginnt.

Durchlauferhitzer sparen da Energie ein, weil nur das Wasser erwärmt wird, das benötigt wird. Allerdings ist bei der Verwendung von Thermen, die in einem Kellerraum installiert sind, zu beachten, dass die Brennstoffverluste bei einzelnen Brennerstarts in Summe sehr hoch sein können (siehe dazu auch Jahresnutzungsgrad und Wirkungsgrad und Nutzungsgrad des Brennwertkessels).

Ansätze zur Reduktion des Heiz-Energie-Verbrauches für Warm- und Brauchwasser gab es schon zur Zeit der ersten Energiekrise in den 1970er Jahren. Die technische Entwicklung war allerdings noch nicht so weit fortgeschritten und der Markt für integrierte Lösungen zu klein. Wirklich erprobte Techniken der Solarenergie standen damals noch nicht zur Verfügung.

Wer damals – als sich der Ölpreis etwa verdreifachte – bereits einen Warmwasserspeicher hatte, konnte zumindest durch bessere Wärmedämmung, niedrigere Wassertemperatur und eine allfällige Nachtabsenkung des Heizsystems etwas Energie sparen. Heute gibt es dafür ausgeklügelte Steuerungen, die weit über Thermostate und Zeitschaltuhren hinausgehen und seit einigen Jahren digital, menügesteuert oder selbstoptimierend („Zirkomat“) sind. Dazu ist es nun möglich und wirtschaftlich, mit Abwasserwärmerückgewinnung einen bedeutenden Teil des Primärenergieverbrauchs für Warmwasser zu ersetzen.

Siehe auch

• Küche, Badekultur, Sonnenstrahlung, Fernwärme
• Komfort versus Energiesparen, Betriebswasser, Umwälzpumpe (Heiztechnik), Abwasserwärmerückgewinnung
• Wasseraufbereitung, Wasserverteilungssystem, Umweltschutz

Weblinks

• Energietechnische Prüfverfahren für Wassererwärmer und -Speicher, Umweltdepartement Bern
• Solaranlagen zur Warmwassererzeugung – statistische Zahlen und Grafiken
• Warmwasserkosten senken - Bericht bei energieportal24.de

Einzelnachweise