Warmwasserspeicher

Jeder Bundesbürger verbraucht im Schnitt rund 120 Liter Wasser pro Tag. Davon werden allein 40 Liter als Warmwasser mit 60 °C zum Duschen, Baden oder Waschen verwendet. Für uns ist es heutzutage selbstverständlich, zu jeder Tages- und Nachtzeit Warmwasser zur Verfügung zu haben. Es ist für uns ein Teil des Wohnkomforts und sorgt als solcher für Behaglichkeit. Der Bedarf an Warmwasser unterscheidet sich jedoch von Haushalt zu Haushalt in teils erheblichem Maße.

Wie viel Warmwasser tatsächlich verbraucht wird, hängt mit der Zahl der im Haushalt lebenden Verbraucher ab sowie mit deren Dusch-, Wasch- und Badegewohnheiten. Warmwasser ist im Grunde erwärmtes Trinkwasser, das an verschiedenen Zapfstellen innerhalb des Haushaltes bezogen werden kann. Zu den Abnahmestellen gehören Wasserhähne, Dusche sowie die Anschlüsse für Geschirrspüler und Waschmaschine. Die Temperatur liegt normalerweise zwischen 30 und 60 °C.

Warmwasserbereitung im Warmwasserspeicher

Beim Warmwasserspeicher handelt es sich um ein technisches Gerät, mit dessen Hilfe warmes Wasser gespeichert und so für den späteren Gebrauch bereitgehalten wird. Alternative Bezeichnungen für dieses Gerät sind Pufferspeicher, Brauchwasser- oder Trinkwasserspeicher. Im Grunde ist es also ein großer Tank aus Edelstahl oder emailliertem Stahl, der über ein bestimmtes Volumen verfügt und damit eine bestimmte Menge an Warmwasser auf einer möglichst konstanten Temperatur für die Benutzung bereithält. Die Erwärmung des Wassers erfolgt gewöhnlich über das zentrale Heizsystem des Hauses wie beispielsweise einen Brennwertkessel, eine Wärmepumpe oder eine zusätzlich installierte thermische Solaranlage auf dem Dach des Hauses.

Welche Größe ein solcher Speicher aufweisen muss, hängt vom Bedarf der zu versorgenden Personen im Haushalt sowie der Leistungsfähigkeit des Heizsystems ab. Damit sich Wärmeverluste von vornherein vermeiden lassen, ist eine optimale Anpassung des Speichers an die örtlichen Gegebenheiten nötig.

Unterscheidungsmerkmale bei Warmwasserspeichern

Warmwasserspeicher lassen sich in direkt und indirekt beheizte Speicher unterteilen. Im direkt beheizten Speicher, der auch als Boiler bezeichnet wird, wird das Wasser direkt über einer Flamme oder Heizpatrone auf die gewünschte Temperatur gebracht. Als klassisches Beispiel für solche Systeme können alte Badeöfen herangezogen werden, in denen durch den Einsatz von Holz oder Kohle das Wasser direkt darüber erwärmt wurde. Durch diese direkte Erwärmung sind die Geräte vom zentralen Heizsystem des Hauses unabhängig. Im Allgemeinen können derartige Systeme eher als veraltet betrachtet werden, da die Gesamtnutzungsgrade eher unterdurchschnittlich sind, was sie im Vergleich zu moderneren Geräten unwirtschaftlich macht.

In einem indirekten Warmwasserspeicher wird das Wasser durch die bestehende Heizungsanlage erwärmt, also beispielsweise durch den Heizkessel im Keller, die thermische Solaranlage auf dem Dach oder eine Wärmepumpe. Zur Übertragung der Wärme auf das Brauchwasser befindet sich im Innern eines solchen Speichers ein Wärmetauscher, der die Wärme des Heizsystems auf das gespeicherte Wasser überträgt. Um unnötig lange Übertragungswege zu vermeiden, werden indirekt beheizte Warmwasserspeicher meist in unmittelbarer Nähe zum Wärmeerzeuger aufgestellt. In modernen Speichern sind meist Steuerungseinheiten integriert, über die sie sich beispielsweise bei mehrtägiger Abwesenheit komplett abschalten lassen.  

Indirekt beheizte Warmwasserspeicher gelten als besonders umweltfreundlich und zugleich wirtschaftlich, was deren Anschaffung zu einer besonders sinnvollen Investition werden lässt.

Zu beachten ist jedoch, dass Warmwasserspeicher die Bildung von Legionellen begünstigen können. Um das zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Wassertemperatur stets oberhalb von 60 °C zu halten oder das Wasser mindestens einmal am Tag über diese Grenze hinaus zu erhitzen!


 

 

Vorteile Warmwasserspeicher:

  • Nutzung des bestehenden Heizsystems zur Brauchwassererwärmung möglich
  • Hohe Abrufleistungen bei konstanter Temperatur möglich
  • Ermöglicht den Betrieb mehrerer Zapfstellen mit höheren Abnahmemengen
  • Auch für den Einsatz in Regionen mit hoher Wasserhärte geeignet
  • Einsatz regenerativer Energien möglich (z. B. Solarthermie)

Arten von Warmwasserspeichern

Monovalente Warmwasserspeicher

Im Falle einer sog. monovalenten Einbindung wird das Wasser im Warmwasserspeicher über einen einzigen integrierten Wärmetauscher erwärmt. Speicher dieser Bauart werden gewöhnlich über das Heizwasser des zentralen Heizsystems mit Wärme versorgt. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Gas- oder Öl-Brennwertkessel, eine Wärmepumpe oder eine Pelletheizung handeln. Der Speicher wird so lange mit Wärme versorgt, bis die gewünschte bzw. voreingestellte Temperatur erreicht ist. Wird warmes Wasser oben aus dem Speicher abgezapft, fließt in der gleichen Menge kaltes Wasser unten im Warmwasserspeicher nach und schichtet auf diesem Wege das Warmwasser in den oberen Bereich des Speichers auf.

Bivalente Warmwasserspeicher

Sind zwei Wärmeerzeuger vorhanden, kommen bivalente Warmwasserspeicher zum Einsatz. Bei den Erzeugern handelt es sich meist um eine Kombination aus konventionellen und alternativen Techniken wie beispielsweise einer Gas-Zentralheizung und einer Solarthermieanlage. Das in der thermischen Solaranlage erhitzte Medium gibt seine Wärme über einen zweiten Wärmetauscher ab, der sich im unteren Teil des Warmwasserspeichers befindet. Das zentrale Heizsystem erwärmt über den ersten Wärmetauscher den oberen Bereich des Wasserspeichers (auch als Bereitschaftsteil bezeichnet), wie es auch bei monovalenten Modellen der Fall ist. Diese Arbeitseinteilung wird auch im Hinblick auf die Versorgungssicherheit so vorgenommen.

Zweispeichersystem zur Solarunterstützung

Soll eine thermische Solaranlage sowohl zur Brauchwasser- als auch zur Heizwassererwärmung eingesetzt werden, sind zwei getrennte Speicher nötig. Wird wärme durch die Solarthermieanlage erzeugt, wandert diese zunächst in den bivalenten Wasserspeicher. Ist das dort befindliche Wasser auf der richtigen Temperatur angelangt und steht darüber hinaus noch weitere Wärme zur Verfügung, wird diese in den Pufferspeicher abgeleitet, der das Heizsystem unterstützt. Wird hingegen weniger Wärme über Solarthermie gewonnen, wird der Bereitschaftsteil des bivalenten Speichers über den Hauptwärmeerzeuger gespeist. Sobald auch im Pufferspeicher genügend Wärme zur Verfügung steht, kann über ein Ventil eine Temperaturanhebung des Heizungsrücklaufs eingeleitet werden.

Kombispeichersystem

Der Kombispeicher stellt eine Alternative zum Zweispeichersystem dar. In ihm sind Trinkwasser- und Pufferspeicher kombiniert. Das Trinkwasser wird über einen innen liegenden Wärmetauscher erwärmt. Über die Solaranlage kommt Wärme über einen zusätzlichen unteren Wärmetauscher hinzu. Reicht die solare Wärme bei Unterschreitung einer bestimmten Solltemperatur einmal nicht aus, sorgt der zentrale Wärmeerzeuger für eine entsprechende Nacherwärmung im oberen Bereich des Kombispeichers. Steht auch bei diesem Gerät genügend Wärme zur Verfügung, geht der Überschuss an den Heizkreis.

Multivalentes Speichersystem

Multivalente Speichersysteme kommen immer dann zum Einsatz, wenn mehr als zwei Wärmeerzeuger zur Verfügung stehen. Dabei kann es sich um eine zentralen Wärmeerzeuger wie beispielsweise eine Gasheizung in Kombination mit einer thermischen Solaranlage und einem Kaminofen mit Wassertasche handeln. Das Volumen eines solchen Kombispeichers ist auch wieder vergleichsweise groß und lässt sich bei Bedarf um einen weiteren Pufferspeicher ergänzen. Im Sommer wird der Warmwasserspeicher fast ausschließlich über die Solaranlage erwärmt. Während der Übergangszeit und im Winter kommt die Unterstützung der Holzheizung hinzu. Erst dann, wenn die Kombination aus Kaminofen und Solaranlage nicht mehr ausreicht, wird der zentrale Wärmeerzeuger als Spitzenlastkessel eingesetzt, um den Wärmebedarf komplett abzudecken.

Schichtenladespeicher

Hierbei handelt es sich um einen Wasserspeicher, bei dem die natürliche Temperaturschichtung ausgenutzt wird. Dies geschieht teilweise mithilfe konstruktiver Unterstützung. Hierzu verweisen wir auf unseren Artikel über Schichtenladespeicher.

Trinkwasserhygiene bei Warmwasserspeichern

Liegt die Temperatur des Warmwassers in einem Bereich zwischen 20 und 55 °C, können sich Legionellen ungehindert ausbreiten und bald Konzentrationen aufweisen, die gesundheitlich bedenklich oder sogar gefährlich sein können. Vor allem dann, wenn sich das Wasser über längere Zeiträume hinweg in Installationsrohren und Speichermedien befindet, können sich diese Bakterien besonders gut vermehren und entsprechend ausbreiten. In den DVGW-Arbeitsblättern 551 und W 553, DIN 1988 und DIN 4708 werden allgemein anerkannte Regeln der Technik beschrieben, mit deren Hilfe sich das Wachstum der Legionellen vermeiden lässt.

In diesen Blättern wird zunächst zwischen Groß- und Kleinanlagen unterschieden. Ein- und Zweifamilienhäuser sind hier ausgenommen. Bei Großanlagen ist der Einsatz einer Zirkulationsleitung vorgeschrieben, durch die ein Abkühlen des Warmwassers vom Speicher bis hin zur Entnahmestelle vermieden werden soll. Zirkulationsleitungen führen jedoch zu Wärmeverlusten und verursachen zusätzlichen Stromverbrauch.

 

Ein weiteres Hilfsmittel gegen diese Bakterien ist die sog. Legionellenschaltung. Hier wird das Warmwasser mindestens einmal am Tag auf über 60 °C aufgeheizt. Mit dieser Schaltung kann jedoch nur die Konzentration gemindert werden, was daran liegt, dass das Warmwasser in den Zwischenzeiten durch Wärmeverlust wieder auf normale Betriebstemperatur hin abkühlt. Eine zumindest theoretische Desinfektion kann nur dann erzielt werden, wenn das Wasser im Speicher und im gesamten Wassersystem auf über 70 °C erwärmt wird. Dadurch wird eine Abtötung vitaler Legionellen herbeigeführt.

Temperaturen von über 60 °C sind über die sog. Legionellenschaltung nicht dauerhaft sicherzustellen. Deswegen finden im häuslichen Bereich meist dezentrale Wärmetauscher Anwendung für die Warmwasserbereitung. Dabei kann es sich zum Beispiel um Trinkwasserstationen handeln, die direkt am Pufferspeicher befestigt sind. Darüber hinaus ist es empfehlenswert, die Dämmung der Wasserrohre zu überprüfen und gegebenenfalls zu verbessern, da sich auch auf diesem Wege ein Auskühlen des Wassers in den Leitungen vermeiden lässt.

Nachteile Warmwasserspeicher:

  • Bereitstellungs- und Abstrahlverluste
  • Vergleichsweise hoher Platzbedarf
  • Gefahr der Verkeimung und der Bildung von Legionellen
  • Nach Abschaltung sind Aufheizzeiten nötig
  • Statische Auslegung anhand der Anzahl von Verbrauchern im Haushalt