Warmwasserbereitstellung dezentral elektrifizieren

Ob zentrale oder dezentrale Erzeugungsanlage – der Austausch von veralteter Technologie führt auch in der Warmwasserbereitstellung für gewöhnlich zu mehr Energieeffizienz. Zentrale Systeme sind oft historisch gewachsen, was zu langen Leitungswegen bis zur Entnahmestelle des Brauchwassers führen kann. Häufig fehlt auch eine angemessene Isolierung der Leitungen oder ein Pufferspeicher. Die Vorteile eines dezentralen Systems liegen in der direkten Steuerbarkeit der Warmwassertemperatur und der zu erwärmenden Wassermenge sowie in dem kürzeren Weg, den das warme Wasser zurücklegen muss. Das spart elektrische Energie für die Pumpen am zentralen Verteiler.

Nach einer Entkopplung ist es in vielen Fällen zudem möglich, die gesamte Heizungsanlage außerhalb einer Heizperiode abzuschalten. Bei der Berechnung der Wirtschaftlichkeit ist dies zu berücksichtigen. Oft überwiegen die Vorteile einer dezentralen Bereitstellung des Warmwassers. Dennoch sollte in jedem Anwendungsfall zunächst kritisch geprüft werden, ob eine dezentrale Erzeugungsanlage technisch und wirtschaftlich sinnvoll ist.

Zu Beginn müssen die vorhandenen Anlagen und Infrastrukturen aufgenommen werden. Bei einer zentralen Warmwassererzeugung ist auf die Heizungsanlage, den Warmwasserspeicher, das Leitungssystem und die Lage der Entnahmestellen zu achten. Bei dieser Gelegenheit sollte auch aufgenommen werden, wie gut verschiedene Bereiche isoliert sind.

Ebenso wichtig ist die optimale Dimensionierung der Heizungsanlage, die vor einer Entkopplung geprüft werden sollte. Grundsätzlich gilt: Durch eine Anpassung der Dimensionierung ändert sich auch die Auslastung. Sogar eine komplette Abschaltung der Anlage außerhalb der Heizperiode kann durch eine solche Maßnahme ermöglicht werden. Da die Geräte einer dezentralen Warmwasserbereitstellung nahe der Entnahmestelle arbeiten, sollte bei einer Umstellung auch stets auf die Lage der vorhandenen Geräte und Entnahmestellen geachtet werden.

Um die optimale Technik der Warmwasserbereitstellung zu realisieren, sollte der tatsächliche Bedarf frühzeitig ermittelt werden, gegebenenfalls auch durch reale Messungen. Hierzu können beispielsweise folgende Fragen gestellt werden: Zu welcher Uhrzeit besteht Bedarf für Warmwasser? Wie stark schwankt dieser? Wie viele Personen duschen nach der Schicht? Wird an diesem Waschbecken wirklich Warmwasser benötigt? Werden alle Anforderungen, zum Beispiel aus der Arbeitsstättenrichtlinie, erfüllt? Welche Temperaturen sind an den unterschiedlichen Abnahmestellen gefordert?

Ein Heizungs-Fachbetrieb sollte die Fachplanung und den Einbau durchführen. Dieser kann geeignete Geräte für den erfassten Bedarf und passende Stellen für die Installation vorschlagen. Neben der eingesetzten Technik zur Erwärmung des Wassers sollte auch auf den allgemeinen Wasserverbrauch geachtet werden. Einfache Wassereinsparmaßnahmen, wie zum Beispiel die Montage von Perlatoren, führen zu einer erheblichen Reduktion des Energieverbrauchs für die Warmwasserbereitstellung.

Wenn Leitungswege kurz sind, wenn die Wärmeerzeugung durch Wärmerückgewinnung, zum Beispiel aus der Produktion, realisiert wird oder wenn die Heizung mit erneuerbaren Energieträgern betrieben wird, sollte die zentrale Variante beibehalten werden. In jedem Fall sollte das System optimal auf die Anforderungen der Warmwasserverbraucher abgestimmt sein.

Erste Schritte bei der Umsetzung

• Analyse der Entnahmestelle
• Analyse der Gebäudetechnik
• Planung (ggf. mit Fachplanung)
• Installation/ Austausch der Warmwassererzeugungsanlage
• Einführung allgemeiner Wassereinsparmaßnahmen

Herausforderungen und Lösungsansätze

Die Umstellung auf eine dezentrale Warmwassererzeugung bringt häufig viele Vorteile mit sich. Allerdings führen dezentrale Systeme zu einem erhöhten Stromverbrauch, da diese vorrangig mit Strom betrieben werden. Der deutsche Strommix enthält aktuell noch einen großen Anteil an fossilen Energieträgern. Nachhaltiger ist ein Wechsel zu Ökostromtarifen oder die Eigenstromerzeugung.

Auf die richtige Dimensionierung der Warmwasserbereitung und die Auswahl von geeigneten Standorten für dezentrale Geräte sollte viel Sorgfalt verwendet werden, damit der Installationsaufwand in einem angemessenen Rahmen bleibt. Bei der Wahl von Standorten ist auch die Analyse des bestehenden Stromnetzes wichtig. Reicht der Leitungsquerschnitt nicht aus, müssen neue Leitungen gezogen werden. Auch die Sicherungen sind zu prüfen und, falls notwendig, durch fachlich qualifiziertes Personal auszutauschen.

Zentrale Warmwassersysteme können besonders in den warmen Monaten Schwierigkeiten mit sich bringen. Da die Heizungsanlage meist außer Betrieb ist, erhitzt der Kessel nur geringe Mengen an Brauchwasser. Dies hat zur Folge, dass sich der Wirkungsgrad der Anlage reduziert und relativ hohe Mengen an warmem Wasser im Verteiler verbleiben und wieder abkühlen. Hinzu kommt, dass Warmwasserspeicher Wärme abstrahlen und viel Platz benötigen. Zudem muss auf den Legionellen-Schutz geachtet werden. Diese Probleme lassen sich lösen, wenn die Technologien der Warmwasserversorgung optimal an ihre Anwendungsbereiche angepasst sind.

Fördermöglichkeiten

Seit dem 1. Januar 2021 fördert die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) Investitionen in erneuerbare Energien und Energieeffizienz für Bestands- und Neubaugebäude. Sie gilt für Nichtwohngebäude, Wohngebäude und Einzelmaßnahmen. Die BEG unterstützt den Einbau neuer Heizungsanlagen ohne fossile Energieträger sowie Digitalisierungsmaßnahmen. Dazu gehören Steuerungs- und Regelungstechnologien im Bereich der Heizungsanlagen.

Reduktion des Verbrauchs von fossilen Brennstoffen bei der Warmwasserzeugun

Ein kleines Unternehmen benötigt für die zentrale Bereitstellung von Warmwasser über einen Gaskessel 2.400 kWh Erdgas im Jahr. Bei einem Gaspreis von 0,131 € pro kWh sind das Kosten von 3.576 € jährlich.

Die Warmwassererzeugung von Brauchwasser in den WCs soll von der Heizungsanlage entkoppelt und dezentral an der Verbrauchsstelle bereitgestellt werden. Dazu werden 4 Durchlauferhitzer à 5,7 kW installiert. Dies führt zu Investitionskosten von 300 € pro Gerät inkl. Installation. Bei einem Verbrauch von 120 l pro Tag und einer Wassertemperatur von 40°C führt das zu einem Energieverbrauch von 418 kWh im Jahr bei 220 Arbeitstagen. Bei einem Strompreis von 0,319 € pro kWh entstehen Kosten von ca. 134 € im Jahr.

Dies führt zu einer generellen Reduzierung des Gasverbrauchs im Laufe des Jahres und insbesondere zur Vermeidung von Gasverbrauch im Sommer. Zusätzlich wird elektrische Energie für die Pumpen eingespart, die das warme Wasser zuvor im Gebäude verteilt haben.