Warmes Wasser im Haushalt ist eine Selbstverständlichkeit. Die warme Dusche am frühen Morgen gehört für viele Menschen zur lieben Routine. Doch der Energieaufwand dafür geht ebenso gerne vergessen. Zwischen 10 und 20 % der Wärmekosten fallen im Haushalt für das Warmwasser an.

Zwischen 10 und 20 % der Wärmekosten fallen im Haushalt für das Warmwasser an.

Und ebenso wenig zu vernachlässigen ist der Klimafussabdruck, den der Konsum von warmem Wasser zum Duschen, Baden oder Abwaschen verursacht.

Warmwasser wird noch vorwiegend fossil erzeugt

Tatsächlich werden die Warmwassersysteme im Schweizer Gebäudepark mehrheitlich fossil versorgt. In fast jedem zweiten Haus erzeugt die Gasheizung respektive der Ölbrenner jeweils Wärme auch für den Warmwasserboiler. In einem Durchschnittshaus lässt sich dem Warmwasser deshalb rund ein Sechstel der lokalen CO₂-Emissionen zuordnen.

Stromfresser Elektroboiler

Ebenso wenig auf Kurs zur Energiewende sind diejenigen Privathaushalte, die das Brauchwasser direkt elektrisch aufheizen. Gemäss der Energiestatistik des Bundes ist jedes vierte Wohngebäude mit einem Elektroboiler ausgerüstet. Dieser steht auf derselben energiepolitischen Streichliste wie Elektro-Direktheizungen. Strom ist zu wertvoll, um daraus direkt Wärme für Gebäude und Haushalte zu erzeugen, betonen Fachleute. Deutlich wirkungsvoller ist es, mit dem Strom ein Vielfaches der Wärmemenge aus der Umwelt zu holen, mithilfe einer effizienten Wärmepumpe.

Verbote sind schweizweit absehbar

Die Kantone künden deshalb mittelfristig ein Verbot für Elektroboiler an. Aber wenn das Brauchwasser in drei von vier Privathaushalten derzeit weder klimafreundlich noch effizient aufbereitet wird, stellt sich die Frage: Welche Alternativen gibt es dafür überhaupt?

Wärmepumpen als beliebteste Alternative

Beim Wechsel des Heizsystems von fossilen Energieträgern zur CO₂-freien Wärmepumpe wird häufig auch das Warmwasser damit versorgt. Doch der Gesamtanteil der kombinierten Systeme erreicht erst 10 % aller Gebäude. Um den Brauchwasserbereich stärker zu dekarbonisieren, sind deshalb weitere Technologien gefragt. Zur klimafreundlichen Wärmeerzeugung eignet sich zum Beispiel eine Installation von Sonnenkollektoren.

Tatsächlich nimmt die Solarthermie stetig zu. Doch die Wachstumsrate ist so gering, dass aktuell nicht einmal jedes zwanzigste Gebäude die Sonne zur Brauchwassererwärmung nutzt. Etwas grösser scheint das Interesse an einem Wärmepumpenboiler (WP-Boiler) zu sein, der die benötigte Energie seinerseits klimafreundlich und energieeffizient erzeugt. Anfang der Nullerjahre waren die Spezialaggregate noch selten. Inzwischen liegt der Anteil im inländischen Gebäudebestand bei über 5 %.

Effizienter als konventionelle Luftwärmepumpe

«Wärmepumpenboiler sind in Neubauten auf jeden Fall zu empfehlen», ergänzt Mick Eschmann, Leiter des Wärmepumpentestzentrums (WPZ) der Fachhochschule OST. Den Mehrkosten bei der Investition stünden Einsparungen im Betrieb – «dank der besseren Energieeffizienz» – gegenüber. Sie sorgen für eine ganzjährige Warmwasseraufbereitung und lassen sich mit allen Heizsystemen kombinieren. Der WP-Boiler wird allerdings wie ein Elektroboiler durch eine eigene Wärmequelle versorgt. Dazu wird der Speicherinhalt mithilfe einer integrierten Luftwärmepumpe aufgeheizt, die ihre Energie aus der Umgebungsluft bezieht. Im Vergleich zur herkömmlichen Luftwärmepumpe sind Brauchwarmwasser-Wärmepumpen besonders darauf ausgelegt, Wasser auf 65 °C – statt nur auf 40 °C wie beim Heizen – energieeffizient zu erhitzen.

Geprüfte Geräte erreichen einen technischen Wirkungsgrad (COP) zwischen 3,5 und 4. Das europäische EHPA-Gütesiegel, das auch in der Schweiz anerkannt ist, verlangt einen Mindest-COP von 2,3 respektive 3,2, abhängig vom Aufstellort. Weitere Anforderungen wie der Schallschutz sind in einer Energieetikette definiert, wobei sie faktisch von allen zugelassenen WP-Boilern erfüllt werden.

Luftbedarf ist zu prüfen

Primäre Energiequelle für einen WP-Boiler ist die Luft am Installationsort. In der Regel befindet sich dieser im Heizungskeller. Wichtig ist, dass das interne Luftvolumen auf die Speichergrösse und den Wärmebedarf abgestimmt ist. Die spezifischen Anforderungen werden von Herstellern produktebezogen angegeben. Als minimale Vorgabe gilt: Ein 250 bis 300 l grosser WP-Boiler benötigt 20 m³ Raumvolumen. Grundsätzlich lässt sich auch Aussenluft als räumlich unbegrenzte Energiequelle nutzen. Doch dazu benötigt der WP-Boiler ein zusätzliches Split-Gerät, das im Vorgarten platziert wird, oder einen Luftkanal nach aussen.

Diesbezüglich gilt allerdings: Die Aussenluft ist eine weniger ergiebige Energiequelle für die Brauchwassererwärmung. WPZ-Feldmessungen (PDF) bestätigen diese Aussage. Ein Wärmepumpenboiler, der im Gebäudeinnern aufgestellt ist, arbeitet energieeffizienter als eine Brauchwarmwasser-Wärmepumpe mit Kanalanschluss für die Nutzung von Aussenluft.

Nicht in einem beheizten Raum

Der Wärmebezug ist für WP-Boiler, die in einem Bestandsbau verwendet werden sollen, vertieft zu prüfen. Denn OST-Experte Eschmann warnt vor dem Risiko eines «internen Wärmeklaus». Damit gemeint ist der Wärmeentzug aus einem beheizten Raum: Ist der WP-Boiler nämlich in einem Raum innerhalb der thermischen Hülle untergebracht, wird die Heizung die entzogene Energie ersetzen – und dadurch häufiger als geplant in Betrieb gesetzt.

Zur Entfeuchtung von Raumluft

Im Gegenzug kann ein WP-Boiler im unbeheizten Keller willkommene Zusatzdienste bieten: Der periodische Energiebezug aus der Raumluft verändert ihre Eigenschaften. Sie kühlt aus und wird entfeuchtet, was im privaten Weinlager oder Trocknungsraum durchaus erwünscht sein kann. Allzu stark auskühlen darf die Raumluft jedoch nicht. Mick Eschmann weist insbesondere daraufhin, dass WP-Boiler auf Mindesttemperaturen von 6 bis 8 °C angewiesen sind. Ansonsten entsteht Kondenswasser, das bei sinkender Temperatur zum Einfrieren des Aggregats führen kann. «Vermeiden lassen sich solche Fälle durch WP-Boiler mit spezifischer Abtaufunktion», ergänzt der WPZ-Leiter.

Die separate Wassererwärmung kann sogar spezifisch zur Verwertung von interner Abwärme genutzt werden. Machbar ist etwa, die Abluft einer mechanischen Lüftungsanlage am WP-Boiler vorbeizuführen. Weil die Energiequelle so vergleichsweise wärmer ist, erhöht sich der interne Wirkungsgrad.

Effizienter als konventionelle Luftwärmepumpe

Im Vergleich zwischen dem WP-Boiler und einer herkömmlichen Wärmepumpe, die auch zum Heizen verwendet wird, ist nicht nur der Wirkungsgrad, sondern auch der Systemnutzungsgrad zu beachten. Denn nur dieser Kennwert erfasst, wie oft der Elektroheizstab im Wasserspeicher benötigt wird. Über diese Notversorgung verfügen zwar sämtliche Varianten des Warmwasserspeichers. In Praxistests fällt jedoch regelmässig auf, dass der Notnagel häufig unbemerkt in Betrieb gesetzt und mehr Strom als nötig verbraucht wird. Bei optimaler Regelung kommt der Elektroeinsatz dagegen nur ergänzend ins Spiel, beispielsweise um das Brauchwasser kurzzeitig zum Schutz vor Legionellen auf über 65 °C aufzuheizen.

Auch bei den Betriebseinstellungen entdecken die WPZ-Feldmessungen ein Verbesserungspotenzial. Doch generell gilt, dass der Elektroeinsatz beim Wärmepumpenboiler fast nie benötigt wird und deshalb weniger elektrische Energie konsumiert. Die eigenständige Variante zur Warmwassererzeugung funktioniert im Direktvergleich mit einem Luftwärmepumpen-Heizsystem energieeffizienter, ist Mick Eschmann deshalb überzeugt.