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Warmwasser-Wärmepumpen: System, Kosten, Nutzen

Eine Warmwasser-Wärmepumpe erzeugt besonders umweltfreundlich, effizient und kostengünstig Brauchwarmwasser. In unserem Fachartikel gehen wir zunächst auf die Funktionsweise ein und erklären die Unterschiede zu einer Heizungs-Wärmepumpe. Darüber hinaus ermitteln wir, in welchen Fällen sich eine Warmwasser-Wärmepumpe besonders lohnt und mit welchen Kosten für Anschaffung und Betrieb zu rechnen ist.

Inhaltsverzeichnis

  1. Wie funktionieren Warmwasser-Wärmepumpen?
  2. Warum arbeiten diese Geräte so effizient?
  3. Was ist der Unterschied zu einer Heizungs-Wärmepumpe?
  4. Unschlagbare Kombination: Wärmepumpe und Photovoltaik
  5. Warmwasser-Wärmepumpe: Anschaffungs- und Betriebskosten
  6. In welchen Fällen lohnt sich eine Warmwasser-Wärmepumpe?
  7. Installation durch einen Fachbetrieb
Warmwasser-Wärmepumpe: WOLF Warmwasserwärmepumpe

Wie funktionieren Warmwasser-Wärmepumpen?

Warmwasser-Wärmepumpen werden auch als Brauchwasser-Wärmepumpen bezeichnet. Das Funktionsprinzip ist ähnlich wie bei einer Heizungs-Wärmepumpe: Das Gerät nutzt kostenfrei verfügbare Umgebungswärme, pumpt diese in einem Verdichtungskreislauf auf ein höheres Temperaturniveau und macht sie dadurch im Warmwassersystem nutzbar.

Wärmepumpen funktionieren ähnlich wie ein herkömmlicher Kühlschrank. Statt jedoch Wärme im Innenraum aufzunehmen und durch die Abfuhr dieser Wärme an die Umgebung den Innenraum zu kühlen, folgt die Wärmepumpe genau der entgegengesetzten Prozessrichtung. Das System nimmt die Wärme von außen auf und führt sie dann auf einem höheren Temperaturniveau dem Heizsystem zu.

Praxistipp

  • Als Energiequelle kommt bei einer Warmwasser-Wärmepumpe wahlweise die Nutzung der Außenluft mittels Außenluftanschluss oder die Nutzung von Raumluft, zum Beispiel aus den Kellerräumen, in Frage.

  • Alternativ können Sie auch bestehende Abwärmequellen im Haushalt nutzen. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Wäschetrockner, eine Lüftungsanlage oder auch eine alte Ölheizung handeln.

Auslegung einer Warmwasser-Wärmepumpe

Warmwasser-Wärmepumpen stellen ausschließlich Brauchwarmwasser bereit, das Sie beispielsweise zum Duschen und Baden oder in der Küche nutzen. Aus diesem Grund ist die Heizleistung des Geräts auch deutlich kleiner als die einer Heizungs-Wärmepumpe.

Als Faustregel können Sie davon ausgehen, dass eine Person pro Tag einen durchschnittlichen Warmwasserbedarf von rund 40 bis 50 Litern hat. In einem Vier-Personen-Haushalt muss die Wärmepumpe pro Tag also bis zu 200 Liter Warmwasser zur Verfügung stellen. In der Regel sind Brauchwasser-Wärmepumpen aus diesem Grund mit einem Speicher ausgestattet, der die zuverlässige Versorgung aller Bewohner mit Warmwasser zu jedem Zeitpunkt sicherstellt.

Warum arbeiten diese Geräte so effizient?

Wärmepumpen arbeiten unter den richtigen Bedingungen so effizient und umweltfreundlich, da sie ein Mehrfaches der genutzten elektrischen Energie als Wärmeenergie zur Verfügung stellen. Die restliche benötigte Energie gewinnt das System über die natürliche Wärmeenergie aus der Umgebungsluft.

Wärmepumpe Funktionsweise Energieumwandlung Grafik

Die Energieeffizienz einer Wärmepumpe wird über die beiden Kennwerte Leistungszahl und Jahresarbeitszahl beschrieben:

Die Leistungszahl einer Warmwasser-Wärmepumpe

Die Leistungszahl wird auch als "Coefficient of Performance" (COP) bezeichnet und gibt das Verhältnis zwischen nutzbarer Wärmeleistung und aufgenommener elektrischer Leistung an. Wenn eine Warmwasser-Wärmepumpe zum Beispiel ein Kilowatt elektrische Leistung aufnimmt und vier Kilowatt Wärme für die Warmwasserbereitung zur Verfügung stellt, beträgt der COP 4. In diesem Fall resultieren aus einem Kilowatt Strom vier Kilowatt thermische Leistung, wobei die anderen drei Kilowatt Wärme aus der Umwelt kommen.

Die Jahresarbeitszahl einer Warmwasser-Wärmepumpe

Die Jahresarbeitszahl berücksichtigt saisonale Unterschiede und setzt die über das gesamte Jahr genutzte Wärmeenergie ins Verhältnis zu der insgesamt eingesetzten elektrischen Energie. Ebenso wie beim COP gilt: Je höher die Jahresarbeitszahl ausfällt, desto effizienter und umweltfreundlicher arbeitet die Wärmepumpe.

Was ist der Unterschied zu einer Heizungs-Wärmepumpe?

Der wesentliche Unterschied zwischen einer Warmwasser-Wärmepumpe und einer Heizungs-Wärmepumpe besteht darin, dass eine Warmwasser-Wärmepumpe ausschließlich das Trinkwasser beziehungsweise Brauchwasser erwärmt. Das Gerät ist aus diesem Grund deutlich kleiner dimensioniert.

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Da Warmwasser-Wärmepumpen demnach ein anderes Anforderungsprofil haben, werden sie üblicherweise als Luft/Wasser-Wärmepumpe ausgeführt. Aufgrund des vergleichsweise geringen Wärmebedarfs kann dabei sogar Raumluft als Energiequelle dienen. Sie können die Wärmepumpe beispielsweise im Kellerraum aufstellen und die Wärmeenergie der Luft im Kellerraum nutzen.

Möchten Sie übrigens eine Wärmepumpe nicht nur für Warmwasser, sondern auch als Heizung einsetzen, benötigen Sie nicht zwei Geräte – eine Warmwasser-Wärmepumpe plus eine Heizungs-Wärmepumpe. Denn normale Wärmepumpen können beides gemeinsam erledigen. Warmwasser-Wärmepumpen sind nur eine spezielle Unterart der Wärmepumpe, falls Sie eben nicht beides in einem benötigen.

Perfektes Raumklima durch eine Warmwasser-Wärmepumpe

Einer der besonders angenehmen Nebeneffekte beim Einsatz einer Warmwasser-Wärmepumpe ist, dass sie auch für ein sehr behagliches Raumklima sorgt. Das liegt daran, dass die Wärmepumpe – sofern sie im Innenbereich aufgestellt ist – dem Raum warme, feuchte Luft entzieht und dafür kühlere, trockene Luft zuführt.

Diesen Effekt können Sie beispielsweise ideal nutzen, indem Sie die Warmwasser-Wärmepumpe in der hauseigenen Vorratskammer aufstellen. Dort erzeugt sie ein Klima, das sich ideal für die Lagerung von Lebensmitteln eignet: trocken und kühl.

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Unschlagbare Kombination: Wärmepumpe und Photovoltaik

Warmwasser-Wärmepumpen arbeiten dank ihrer hohen Leistungszahl im Vergleich zu elektrischen Boilern sehr ökologisch. Wenn Sie die Wärmepumpe noch umweltfreundlicher betreiben möchten, besteht die Möglichkeit, sie mit erneuerbaren Energiequellen zu kombinieren.

Sehr effizient ist beispielsweise die Kombination einer Warmwasser-Wärmepumpe mit Photovoltaik (PV). Wenn Sie eine Photovoltaikanlage haben, können Sie den solar erzeugten PV-Strom direkt zum Antrieb des Wärmepumpen-Kompressors nutzen. Auf diese Weise verbessern Sie nicht nur die CO2-Bilanz der Wärmepumpe weiter, sondern erhöhen darüber hinaus die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage.

Denn vor dem Hintergrund der niedrigen Einspeisevergütung und stark steigender Strompreise lohnt es sich besonders, eigens erzeugten Strom selbst zu verbrauchen, statt ihn ins öffentliche Netz einzuspeisen. Mit einer Wärmepumpe können Sie den Eigenanteil erhöhen und somit Stromkosten sparen.

Warmwasser-Wärmepumpe: Anschaffungs- und Betriebskosten

Der Anschaffungspreis für eine Warmwasser-Wärmepumpe hängt jeweils von der Wärmeleistung des Geräts ab, ist aber im Vergleich zu einer Heizungs-Wärmepumpe günstig. Ausgehend von einem Vier-Personen-Haushalt und einem Speichervolumen von rund 200 Litern ist von einer Investition in Höhe von 2.000 bis 3.000 Euro auszugehen.

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Dabei ist zu berücksichtigen, dass es sich um reine Anschaffungskosten handelt und noch Kosten für die Lieferung, Installation und Inbetriebnahme hinzukommen. Die Installation einer Brauchwasser-Wärmepumpe ist allerdings nicht so zeitaufwendig wie bei einer regulären Wärmepumpe.

Die Betriebskosten werden ganz wesentlich von den Stromkosten für den Antrieb des Verdichters bestimmt. Warmwasser-Wärmepumpen sind vergleichsweise wartungsarm, sodass sich die Kosten für Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten in Grenzen halten.

Für die Ermittlung der jährlichen Stromkosten nehmen wir wieder den Vier-Personen-Haushalt mit einem täglichen Warmwasserbedarf von 200 Litern als Beispiel. Die Berechnung sieht dann wie folgt aus:

Jährliche Stromkosten einer Warmwasser-Wärmepumpe für 4 Personen

Täglicher Warmwasserbedarf:
200 Liter
Jährlicher Warmwasserbedarf:
73.000 Liter
Dichte von Wasser:
997 kg/m³
Spezifische Wärmekapazität Wasser:
 4,19 kJ/(kg*K)
Angenommene Temperaturspreizung:
15 K
Jahreswärmebedarf:
1.270 kWh
COP/Leistungszahl der Wärmepumpe:
4
Jahresstrombedarf:
318 kWh
Durchschnittlicher Strompreis (Basis 2018):
0,2988 €/kWh
Jährliche Stromkosten:
95 Euro

 

Sie sehen, dass es sich um relativ geringe Kosten handelt. Mithilfe der getroffenen Annahmen können Sie überschlägig selbst ausrechnen, ob sich für Ihren Warmwasserbedarf der Einsatz einer Warmwasser-Wärmepumpe lohnt.

In welchen Fällen lohnt sich eine Warmwasser-Wärmepumpe?

Ob sich eine Warmwasser-Wärmepumpe rentiert, hängt immer stark von den individuellen Gegebenheiten ab. Dabei spielen vor allem die Art der bisherigen Warmwasserbereitung, der Warmwasserbedarf in Ihrem Haushalt sowie der Aufstellungsort eine Rolle.

Ersatz eines Elektro-Boilers:

Einen Elektro-Boiler zu ersetzen, lohnt sich fast immer, da Sie die Stromkosten durch diese Maßnahme deutlich senken können. Während ein klassischer Elektro-Boiler aus einer Kilowattstunde elektrischer Energie nur maximal eine Kilowattstunde Wärme produzieren kann, liefert die Warmwasser-Wärmepumpe je nach Modell drei bis vier Kilowattstunden Wärme.

Die folgende Beispielrechnung verdeutlicht, mit welcher Einsparung Sie rechnen können. Wir gehen dazu wieder von einem Einfamilienhaus mit 200 Litern Warmwasserbedarf am Tag aus.

Kennzahlen
Warmwasser-Wärmepumpe
Elektro-Boiler

Jährlicher Wärmebedarf zur Warmwasserbereitung

 
1.270 kWh/a

Jahresstrombedarf

318 kWh/a
1.270 kWh/a

Strompreis

 
0,2988 €/kWh1
Jährliche Stromkosten
95 €/a
380 €/a

 

In einem typischen Vier-Personen-Haushalt können Sie durch den Austausch eines Elektro-Boilers durch eine Warmwasser-Wärmepumpe eine jährliche Stromkostenersparnis von 285 Euro realisieren. Die Investition in eine Wärmepumpe macht sich also relativ schnell bezahlt und senkt die jährlichen Stromkosten spürbar.

Darüber hinaus leisten Sie mit der Modernisierung einen aktiven Beitrag zu mehr Umweltschutz. Mit jeder Kilowattstunde eingesparter elektrischer Energie entlasten Sie die Umwelt um durchschnittlich 474 Gramm CO2.2 Durch die jährliche Stromeinsparung von etwa 952 kWh kommen Sie so auf eine jährliche CO2-Reduktion von 451 kg.

Ersatz einer Öl- oder Gasheizung

Wenn die derzeitige Warmwasserversorgung auf der Verbrennung fossiler Energieträger wie Öl oder Gas basiert, hängt die Wirtschaftlichkeit einer Warmwasser-Wärmepumpe immer vom Einzelfall ab. Grundsätzlich gilt dabei: Je höher die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe ist, desto besser. Auch die Gegebenheiten im Gebäude, wie zum Beispiel die Dämmung, spielen eine wichtige Rolle. Darüber hinaus ist auch zu berücksichtigen, dass die Rendite stets von dem aktuellen Verhältnis zwischen Strompreis und Öl- beziehungsweise Gaspreis abhängt.

Nutzung von Abwärme

Je höher das am Verdampfer genutzte Temperaturniveau ist, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Aus diesem Grund ist es besonders attraktiv, eine Warmwasser-Wärmepumpe mit einer Abwärmequelle im Haushalt zu koppeln.

Installation durch einen Fachbetrieb

Warmwasser-Wärmepumpen sind technisch ausgereift, überzeugen durch eine kompakte Bauweise und können mit vergleichsweise geringem Aufwand installiert werden. Egal, ob Sie für den Betrieb die Außenluft oder die Raumluft nutzen möchten – Fachbetriebe sind in der Lage, die Wärmepumpe fachgerecht zu installieren und in Betrieb zu nehmen.

Um die Wirtschaftlichkeit bei der Anschaffung einer Warmwasser-Wärmepumpe präzise zu beurteilen, empfehlen wir die Beauftragung eines qualifizierten Fachbetriebs. Dieser kann nicht nur den tatsächlichen Warmwasserbedarf bestimmen, sondern auch fundierte Aussagen zu den Kosten und zur jährlichen Ersparnis machen.

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1 BMWi: Der Strompreis

2 Umweltbundesamt: CO2-Emissionen pro Kilowattstunde Strom sinken weiter

Andreas Wurm,
M.Sc.

Über den Autor

Andreas Wurm absolvierte seinen Bachelor of Science in Maschinenbau an der RWTH Aachen University und schloss einen Master in Energietechnik (Spezialisierung Erneuerbare Energien) an derselben Universität an. Nach seinem Studium war er von 2014 bis 2016 Projektingenieur in der Branche Heizungs- und Klimatechnik.

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