Warmes Wasser mit Abluft

Warmwasser-Wärmepumpen sind ein guter Einstieg in die Wärmepumpentechnologie und eignen sich gut als Ergänzung einer Gasoder Ölheizung. Finanzieller Aufwand und Ertrag stehen bei diesen innen aufgestellten Geräten in einem sehr guten Verhältnis, beziehen sie doch den Großteil der Energie aus der Raumluft, etwa aus dem Keller, um das Warmwasser zu erwärmen.

Erwärmte Luft als Energiequelle

Warmwasser-Wärmepumpen eignen sich sowohl im Neubau als auch bei einer Modernisierung des Heizsystems. Sie dienen zwar ausschließlich zur Warmwasserbereitung und können nicht als Heizung eingesetzt werden.

Die Geräte verwenden meist ungenutzte Energie aus durch Abwärme erwärmter Luft. In Heizungskellern, Wirtschaftsräumen und in allen Innenräumen, in denen höhere Temperaturen als nötig herrschen, lässt sich diese thermische Energie zurückführen: So nimmt beispielsweise die „Logatherm WPT“ von Buderus beim Verdampfungsprozess die von der Luft abgegebene „ökologische“ Wärme auf und kann eine Warmwassertemperatur von bis zu 65 °C erreichen. Bei warmen Außentemperaturen lässt sich auch die Außenluft zur Energiegewinnung einsetzen. Eine Booster-Einstellung sorgt mithilfe des Elektro-Heizeinsatzes bei Bedarf für ein schnelles Aufheizen.

Grundsätzlich sind Einbau und Einbindung in ein bestehendes Heizsystem unkompliziert und erfordern vergleichsweise wenig Aufwand. In der Heizperiode reduziert diese Lösung den Betrieb eines Gas- oder Ölkessels, und während der Sommermonate kann der fossile Wärmeerzeuger in der Regel komplett ausgeschaltet bleiben. Außer einem geringeren Brennstoffbedarf und damit niedrigeren Kosten reduziert dies auch Stillstandsverluste und den Verschleiß.

In Kombination mit einer Photovoltaikanlage optimiert die Warmwasser-Wärmepumpe den Eigenverbrauch des selbst erzeugten Stromes, dafür ist sie angesichts der geringen Stromaufnahme und der langen Laufzeit hervorragend geeignet.

Funktionsweise einer Warmwasser-Wärmepumpe

Eine Warmwasser-Wärmepumpe arbeitet im Prinzip wie eine Heizungswärmepumpe: Die angesaugte warme Luft gelangt an ein Kältemittel in der Wärmepumpe und erwärmt dieses bis es verdampft. Ein Kompressor verdichtet den Dampf und erhöht somit dessen Temperatur. Diese Energie gelangt über einen Wärmeübertrager in einen Warmwasserspeicher, dessen Inhalt sich nun erhitzt. Das Kältemittel geht danach wieder in den flüssigen Zustand über und steht dem Kreislauf erneut zur Verfügung. Die Warmwasser-Wärmepumpe benötigt dabei nur Strom für den Kompressor und um die Luft anzusaugen. Die zurückgeführte Luft ist nun kühler und entfeuchtet, wenn der Taupunkt unterschritten wird. Das entstehende Kondenswasser muss über einen Ablauf abgeführt werden.

Die Geräte arbeiten bei Zulufttemperaturen i. d. R. von Temperaturen unter dem Gefrierpunkt bis über 40 °C; das Wasser im Speicher kann so Temperaturen bis über 60 °C erreichen. Die niedrigen Zulufttemperaturen bei Außenluftnutzung sind möglich, weil durch Kreislaufumkehr der Verdampfer abgetaut werden kann.

Ein positiver Nebeneff ekt des Funktionsprinzips von Warmwasser-Wärmepumpen: Beim Betrieb kühlt sie die Umgebungsluft ab. Ist das Gerät also beispielsweise in einem Vorratsraum aufgestellt, kann es sogar Lebensmittel kühlen. Die Entfeuchtung ist ein weiterer Vorteil dieser Technologie.

Funktionsweise einer Warmwasser-Wärmepumpe

Das Kältemittel transportiert Wärmeenergie von einer Wärmequelle zu einer Wärmesenke. Es unterscheidet sich von einfachen Kühlmitteln dadurch, dass es sich für den aktiven Wärmetransport in einer Kältemaschine eignet. Im Kältekreislauf lässt sich die Temperatur unter Energieeinsatz auf ein Niveau unterhalb der Umgebungstemperatur absenken. Am Verdampfer nimmt es Wärme auf und geht dabei vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über. Durch die Kältemittelleitung strömt es zum Kondensator, wo es verdichtet und verflüssigt wird. Dabei gibt es die aufgenommene Wärme ab und fließt mit niedriger Temperatur wieder zurück zur Wärmequelle. Das Kältemittel ist das Arbeitsmedium für Kälteanlagen und Wärmepumpen. Zu den wichtigsten Eigenschaften gehören die hohe Verdampfungsenthalpie (Energie die benötigt wird, um eine bestimmte Menge einer Flüssigkeit zu verdampfen – also vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand zu überführen) und eine hohe kritische Temperatur.

Aufstellraum und Installation

Die Anforderungen an den Aufstellraum und die Installation einer Warmwasser-Wärmepumpe sind gering. Die Geräte benötigen lediglich eine normale Steckdose sowie einen Kondensatablauf und müssen mit den Kalt- und Warmwasserleitungen verbunden werden. Warmwasser-Wärmepumpen haben kompakte Abmessungen und stoßen keine Schadstoffe aus – ein Schornstein ist deshalb nicht nötig. Mit den Maßen eines Kühlschranks können sie, je nach Modell, bei einer Raumhöhe von 2 m problemlos aufgestellt werden. Der gewählte Raum sollte frostfrei sein und idealerweise ganzjährig Temperaturen von mindestens +10 °C aufweisen. Am besten eignen sich unter dieser Prämisse Heizungs- oder Hauswirtschaftsräume, in denen das Gerät die Abwärme beispielsweise der Heizungsanlage, eines Wäschetrockners, von Kühlgeräten oder der Waschmaschine effizient nutzen kann.

Der ideale Teamplayer

Hersteller bieten Warmwasser-Wärmepumpen in verschiedenen Größen für unterschiedliche Anforderungen an. Die „Logatherm WPT“ von Buderus beispielsweise erlaubt mit einem Speichervolumen von 200 oder 260 l individuelle Anforderungen. Ihr COP (Coefficient of Performance) erreicht 3,6 (nach EN 16147 bei 15 °C Luft- und 55 °C Warmwassertemperatur). Als Teamplayer sind die Geräte für eine Systemintegration vorbereitet, etwa durch einen Wärmeübertrager für einen Heizkessel oder für Solarthermie oder eingebaute Komponenten zur Einbindung einer Photovoltaikanlage oder einer Split-Klimaanlage. Die Steuereinheit für Photovoltaik ist werkseitig vorhanden, und auch der Temperaturfühler für eine weitere Wärmequelle ist bereits integriert. In Kombination mit einem Klimagerät, z. B. „Logacool AC“ (Buderus) kann die „Logatherm WPT“ auch als Komplettlösung zur Warmwassererzeugung, Heizung und Kühlung genutzt werden.

Zusammengefasst bietet eine Warmwasser-Wärmepumpe im Wesentlichen folgende Vorteile: 

• niedrige Betriebskosten,
• geringe Anschaffungskosten,
• schnell und einfach zu installieren,
• Nutzung von vorhandener Energie,
• CO₂-neutral, wenn mit einer Solaranlage oder CO₂-freiem Öko-Strom betrieben,
• entfeuchtet und kühlt die Raumluft,
• Kombination mit Solarthermie und/oder Photovoltaik möglich,
• Wassertemperaturen von bis zu 65 °C möglich,
• bei Sanierung als Ergänzung bestehender Gas-, Öl- oder Biomassekessel geeignet.

Fazit

Warmwasser-Wärmepumpen eignen sich gut als Einstieg in die Wärmepumpentechnologie, was sich auch in den steigenden Absatzzahlen widerspiegelt. Sie nutzen die Energie aus dem Aufstellraum und erzeugen sehr effizient warmes Wasser für den täglichen Bedarf. Mit ihren kompakten Abmessungen haben die Geräte geringe Anforderungen an den Aufstellraum; Installation und Inbetriebnahme sind unkompliziert. Warmwasser-Wärmepumpen stellen eine energiesparende Ergänzung einer vorhandenen Gas- oder Ölheizung dar, dadurch können Anlagenbetreiber den Verbrauch an fossiler Energie deutlich reduzieren. Durch die Einbindung einer Photovoltaikanlage lässt sich der Eigenverbrauch des selbst erzeugten Stromes optimieren.

Autor:

Michael Groene, Produktmanagement Buderus Systeme / Systemkomponenten

Bilder: Buderus

www.buderus.de