Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung

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1 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 1

2 Energieeffizienz ist die Zukunft» Der härteste und wichtigste Kampf des 21. Jahrhunderts wird ohne Waffen geführt. Die Werkzeuge dieses Kampfes heißen: Energieeffizienz, Energie sparen und erneuerbare Energien. «Franz Alt ( Journalist und Buchautor, 2007 ) CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 2

3 Wege zu mehr Energieeffizienz erkennen und umsetzen Das Vermeiden von Wärmeverlusten und das Steigern der Energieeffizienz hat hohe Priorität in der Energiepolitik. Knapper werdende Ressourcen, steigende Energiekosten und die wachsenden Ansprüche der Verbraucher fordern verstärkt neue Lösungen und Konzepte, die sich mit der Umwelt vereinbaren lassen. Im Bereich der Warmwasserversorgung liegt ein großes Einsparpotenzial, da herkömmliche zentrale Speicherlösungen den Bedürfnissen nach Komfort und Energieeffizienz nicht immer gerecht werden. Die dezentrale Warmwasserversorgung mit elektronischen Durchlauferhitzern ist häufig nicht nur effizienter und sparsamer, sondern auch komfortabler. Jörg A. Gerdes und Joachim D. Gerdes Geschäftsführende Gesellschafter CLAGE GmbH Es ist wichtig, dieses umweltgerechte Potenzial zum Beispiel beim Gebäudecheck zu erkennen und mit der gebotenen Beratungskompetenz zu vermitteln. Diese Broschüre soll dabei helfen und dazu beitragen, das energieeffziente Bewusstsein zu fördern. CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 3

4 Erneuerbare Energien verändern herkömmliche Denkweisen Erneuerbare Energien gewinnen immer mehr an Bedeutung, da die fossilen Energiequellen wie Gas oder Öl nicht mehr unbegrenzt zur Verfügung stehen. Windkraftwerke, Sonnenkraftwerke oder Wasserkraftwerke mindern zukünftig die Importabhängigkeit und stärken die eigene Versorgungssicherheit. So wird der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung bis 2020 voraussichtlich auf 35 % 1) steigen. Die Nutzung von Strom zur Warmwassererwärmung wird deshalb zunehmend zur umweltfreundlichen Alternative gegenüber der üblichen Nutzung von Gas und Öl in zentralen Systemen. Die dezentrale Warmwasserversorgung mit elektronischen Durchlauferhitzern ist damit ein zukunftsfähiges Konzept, das jeder Hauseigentümer bei einem Neubau oder einer Renovierung in Erwägung ziehen sollte. 1) Quelle: BMU Leitszenario 2009, DLR-01 10, Endbericht der Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbh in Zusammenarbeit mit der TU München, FfE-Nr. ZVEI-01, 2011, S. 35. CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 4

5 Wie viel Energie brauchen wir zur Wassererwärmung im Haushalt? In deutschen Haushalten wird die meiste Energie immer noch für die Heizung verbraucht. An zweiter Stelle steht dann schon die Warmwasserversorgung mit rund 12 % des Endenergieverbrauches. Für die Warmwasserversorgung im Haushalt gibt es verschiedene Konzepte. Neben der üblichen zentralen Versorgung kann ein Haushalt auch dezentral mit Warmwasser versorgt werden, wie es in modernen Gewerbeobjekten gängig ist. Quelle: Dezentral erwärmen und Energie sparen, Herausgeber: Initiative [Wärme+] Dabei wird die Warmwasserversorgung vollständig von der Heizungsanlage entkoppelt. So kann die Anlagentechnik der Heizung deutlich kleiner und kostengünstiger dimensioniert werden als bisher üblich. Das ist auch bei modernen Wärmepumpen-Anlagen effizient, da nur noch niedrige Vorlauftemperaturen bis 35 C notwendig sind. CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 5

6 Bisher üblich: Zentrale Warmwasserversorgung Üblicherweise wird die Warmwasserversorgung in Wohngebäuden an das Heizungssystem gekoppelt. Das Wasser wird in einem zentralen Speicher erwärmt und dann durch ein zusätzliches Warmwasserleitungssystem zu den jeweiligen Entnahmestellen geleitet. Aufgrund der hygienischen Anforderungen bei der zentralen Warmwasserversorgung und deren Leitungssystemen muss das Wasser auf mindestens 60 C vorgeheizt werden und an der Zapfstelle zur Verfügung stehen. Die Temperatur wird dann durch das Zumischen von kaltem Wasser wieder reduziert. Das Speichern und Weiterleiten des heißen Wassers bei einer zentralen Warmwasserversorgung ist mit erheblichen Energieverlusten verbunden. CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 6

7 Heizungskeller: Zentrale Warmwasserversorgung CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 7

8 Hohe Energieverluste bei einer zentralen Warmwasserversorgung Bei zentral versorgten Gebäuden laufen aufgrund der langen Leitungswege vom zentralen Speicher zur Entnahmestelle viele Liter Wasser ungenutzt ab, bevor das Wasser richtig warm wird. Außerdem verursachen lange Wasserwege und die erforderlichen Zirkulationsleitungen erhebliche Wärmeverluste. Weitere Energie geht verloren, wenn das Wasser in großen Mengen im zentralen Speicher auf die notwendigen 60 C vorgeheizt und bevorratet wird. Die Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft unterteilt die Energieverluste bei einer zentralen Warmwasserversorgung in Zirkulations-, Verteil-, Anlauf- und Speicherverluste. Diese Verluste sind teilweise vom Nutzer beeinflussbar, können jedoch nicht vermieden werden. Im Einfamilienhaus betragen diese Verluste insgesamt 40 % des gesamten Energiebedarfs. Darstellung der Energiemengen der zentralen Warmwasserbereitung mit intelligenter Zirkulation beispielhaft an Werktagen. Quelle: Endbericht der Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbh in Zusammenarbeit mit der TU München, FfE-Nr. ZVEI-01, Tabelle 7-2, CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 8

9 Die moderne Alternative: Dezentrale Warmwasserversorgung Bei einem dezentralen System wird die Warmwasserbereitung von der Heizungsanlage getrennt. Hier erhält jede Entnahmestelle ein spezielles Warmwassergerät, das für die entsprechenden Anforderungen am Einsatzort optimal geeignet ist. Wärmeverluste durch ein zusätzliches Leitungssystem werden somit vermieden und Investitions- und Betriebskosten konsequent gespart. Das warme Wasser steht jederzeit sofort ohne Vorlaufzeiten zur Verfügung, da die dezentralen elektronischen Durchlauferhitzer in unmittelbarer Nähe der Entnahmestelle installiert sind. Aufgrund der geringen Größe der Geräte können sie sogar versteckt in Wandnischen oder hinter einer Verkleidung montiert werden. CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 9

10 Jede Entnahmestelle wird durch einen elektronischen Durchlauferhitzer versorgt Waschbecken Küchenspüle Bad und Dusche CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 10

11 Geringe Energieverluste bei einer dezentralen Warmwasserversorgung Es ist effizienter mit bedarfsgerechten dezentralen Geräten nur so viel Wasser zu erwärmen, wie man wirklich benötigt. Die Geräte werden direkt an der Entnahmestelle installiert. Dadurch entfallen die langen Leitungswege und die Zirkulationsverluste. Da das Wasser nicht mehr in großen Mengen vorgeheizt und gespeichert wird, entfallen auch die hohen Speicherverluste. Im Vergleich zum zentralen System sind die Verteil-, Anlaufund Anlagenverluste bei dezentralen Systemen sehr gering, denn sie betragen insgesamt nur 3 % des Energiebedarfs. Deshalb ist die dezentrale Warmwasserversorgung nach den neuesten Erkenntnissen der Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft ein energiesparendes System mit hoher Effizienz. Darstellung der Energiemengen der dezentralen Warmwasserbereitung beispielhaft an Werktagen. Quelle: Endbericht der Forschungsgesellschaft für Energiewirtschaft mbh in Zusammenarbeit mit der TU München, FfE-Nr. ZVEI-01, Tabelle 7-4, CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 11

12 Mehr Trinkwasserhygiene durch dezentrale Warmwasserversorgung In zentralen Warmwasseranlagen muss das Wasser im Speicher und im Rohrleitungssystem zum gesundheitlichen Schutz auf 60 C erhitzt werden. Zusätzlich verlangt die aktuelle Trinkwasserverordnung bei zentralen Anlagen ab 400 Litern Speicherinhalt oder bei 3 Litern Wasserinhalt zwischen dem Trinkwassererwärmungssystem und der Entnahmestelle regelmäßige Untersuchungen. Diese Kontroll- und Meldepflichten sollen sicherstellen, dass eine gesundheitsgefährdende Vermehrung von Legionellen im Trinkwasser vermieden wird. Legionellen sind gesundheitsgefährdende Bakterien, die sich in warmem Wasser bei Temperaturen zwischen 35 und 42 C vermehren können, wenn es in Speichern oder Rohrleitungssystemen lange ungenutzt steht. Das ständige Aufheizen großer Wassermengen zur thermischen Desinfektion ist notwendig. Es kostet aber unnötige Energie, zumal nur relativ niedrige Temperaturen genutzt werden. Dezentrale Durchlauferhitzer werden direkt an der Zapfstelle installiert und erwärmen das kalte Wasser sekundenschnell auf die Nutztemperatur, während es durch das Gerät strömt. Das erwärmte Wasser wird sofort verbraucht. Da es nicht gespeichert wird, können sich auch keine Legionellen vermehren. Deshalb ist die dezentrale Wassererwärmung mit Durchlauferhitzern hygienischer und effizienter. CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 12

13 Bedarfsgerechter Warmwasserkomfort durch dezentrale Warmwasserversorgung Dezentrale elektronische Durchlauferhitzer stellen sich auf die tatsächlichen Bedürfnisse an den einzelnen Entnahmestellen ein. Sie erhitzen das Wasser nur in den Mengen und Temperaturen, die wirklich benötigt werden. Die Wunschtemperatur kann vom Nutzer direkt am Gerätedisplay oder per Funkfernbedienung eingestellt werden. Die Elektronik erkennt an der durchfließenden Wassermenge präzise, welche elektrische Leistung notwendig ist, um das Wasser auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen. Da auch unterschiedliche Einlauftemperaturen und Wasserdrücke direkt ausgeglichen werden, wird die vorgewählte Temperatur jederzeit konstant gehalten. Tatsächliche Nutzmengen und -temperaturen an den einzelnen Entnahmestellen im Vergleich. Beim Schließen der Armatur schaltet sich der Durchlauferhitzer automatisch aus. Dadurch wird nur so viel Wasser erhitzt, wie tatsächlich an der jeweiligen Entnahmestelle benötigt wird. Das spart Energie. CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 13

14 Für jede Anwendung den richtigen Durchlauferhitzer Vollelektronischer Durchlauferhitzer DSX SERVOTRONIC MPS für Bad und Dusche (18 bis 27 kw) Untertisch-Durchlauferhitzer CFX-U FUNKTRONIC MPS für die Küche (11 / 13,5 kw) Klein-Durchlauferhitzer MCX SMARTRONIC für das Waschbecken (steckerfertig 3,5 kw oder Festanschluss 4,4 6,5 kw) CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 14

15 Elektronische Durchlauferhitzer in solarthermischen Anlagen In sonnenreichen Gebieten können Solarthermie-Anlagen sinnvoll sein. Sie nutzen die Sonneneinstrahlung für das zentrale Aufheizen von Wasser und unterstützen auch die Heizung. Für die Warmwasserversorgung sind dann aber aus hygienischen Gründen hohe Temperaturen notwendig. Reicht der Solarertrag z.b. an trüben Tagen nicht aus, um den zentralen Solarspeicher auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen, ist eine Nacherwärmung notwendig. Solartaugliche Durchlauferhitzer an den jeweiligen dezentralen Entnahmestellen bringen dann das solar vorgewärmte Wasser auf die gewünschte Temperatur. Schema eines Einfamilienhauses mit Solarthermie-Anlage zur Warmwassererzeugung. Die Nacherwärmung des solar vorerwärmten Wassers erfolgt durch elektronische Durchlauferhitzer an den einzelnen Zapfstellen. Trotzdem sollte man bei einzelnen Entnahmestellen wie Küchenspüle oder Gäste-WC über eine Abkopplung vom zentralen System nachdenken, insbesondere wenn Entnahmefrequenzen und -mengen eher gering sind. Auch hier kann der Einsatz von dezentralen elektronischen Durchlauferhitzern effizienter sein als eine Nacherwärmung. CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 15

16 Praxisbeispiel: Einfamilienhaus Dieses zweigeschossige Architektenhaus wurde 2009 erbaut. In jedem Bad sorgt ein vollelektronischer Durchlauferhitzer für warmes Wasser Das Gäste-WC wird durch einen Klein-Durchlauferhitzer versorgt. In der Küche und im Hauswirtschaftsraum wird jeweils ein Untertisch-Durchlauferhitzer eingesetzt. Die Gesamt fläche des Hauses beträgt 350 m 2. Nach dem Energie ausweis ergibt sich für das Haus ein jährlicher Endenergiebedarf von nur 22,04 kwh/m 2. CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 16

17 Praxisbeispiel: Mehrfamilienhaus Dieses Praxisbeispiel zeigt eine exklusive Wohnanlage mit sieben Wohneinheiten. Insgesamt umfasst das Dieses Gebäude moderne 863 EFH m² Wohnfläche. wurde 2009 Jede erbaut. Wohneinheit wurde In jedem mit einem Bad Klein-Durchlauferhitzer sorgt ein vollelektronischer am Waschbecken, Durchlauferhitzer einem kompakten für warmes Untertisch-Durchlauferhitzer Wasser Das Gäste-WC in der wird Küche durch und einen einem Klein-Durchlauferhitzer vollelektronischen Durchlauferhitzer versorgt. In der Küche im Bad und ausgestattet. im Hauswirtschaftsraum wird jeweils ein Untertisch-Durchlauferhitzer Das Wohnungsunternehmen eingesetzt. profitiert Die zusätzlich von Gesamtfläche Kostenvorteilen des Hauses bei der Investition beträgt 350 und m 2. bei Nach der dem (im Energieausweis Vergleich zur ergibt zentralen sich Versorgung) für das Haus einfacheren ein jährlicher Heizund Betriebskostenabrechnung. Endenergiebedarf von nur 22,04 kwh/m 2. CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 17

18 Praxisbeispiel: Gewerbebau Das gezeigte Bürohaus vereint auf m² kreative Architektur und eine innovative technische Ausstattung. Die Heizungsanlage wurde von der Warmwassererzeugung getrennt und konnte darum deutlich kostengünstiger und kleiner ausgelegt werden. Die 14 Waschbecken werden durch jeweils einen Klein- Durchlauferhitzer versorgt. In den 7 Teeküchen findet sich jeweils ein Untertisch-Durchlauferhitzer. Die 5 separaten Duschbäder wurden mit elektronischen Durchlauferhitzern (Anschlusswert 24 kw) ausgestattet. CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 18

19 Bestand im Gewerbe- oder Wohnungsbau: Es lohnt sich, alte Technik auszutauschen Am Waschbecken: Bis zu 85% Energieersparnis bei Klein-Durchlauferhitzern (gegenüber Kleinspeichern) ca. 70 Euro im Jahr Bisher üblicher Kleinspeicher - ständiger Bereitschaftsenergieverbrauch - große Mengen Heißwasser - Optik - tropfende Armatur Klein-Durchlauferhitzer + energiesparende Lösung + exakt benötigte Wassermenge + kleine Abmessungen + keine tropfende Armaturen CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 19

20 Bestand im Gewerbe- oder Wohnungsbau: Es lohnt sich, alte Technik auszutauschen An der Küchenspüle: Ca. 40% Energieersparnis bei Untertisch-Durchlauferhitzern (gegenüber Kleinspeichern) ca. 90 Euro im Jahr Bisher üblicher Kleinspeicher - ständiger Bereitschaftsenergieverbrauch - große Mengen Heißwasser - Optik - tropfende Armatur Untertisch-Durchlauferhitzer + energiesparende Lösung + exakt benötigte Wassermenge + kleine Abmessungen + keine tropfende Armaturen CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 20

21 Bestand im Gewerbe- oder Wohnungsbau: Es lohnt sich, alte Technik auszutauschen In Bad und Dusche: Ca. 30% Energieersparnis bei elektronischen Durchlauferhitzern (gegenüber hydraulischen Durchlauferhitzern) ca. 160 Euro im Jahr Alt: Hydraulische Durchlauferhitzer - Temperaturschwankungen bei Schwankungen des Wasserdrucks - Hoher Energieverbrauch Elektronische Durchlauferhitzer + gradgenaue Temperaturen + keine Temperaturschwankungen + wenig Energieverbrauch CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 21

22 Dezentrale Warmwasserversorgung ist die zukunftsfähige Alternative Klein-Durchlauferhitzer am Handwaschbecken MCX 7 SMARTRONIC Untertisch-Durchlauferhitzer an der Küchenspüle CFX-U FUNKTRONIC MPS Vollelektronischer Durchlauferhitzer im Bad DSX SERVOTRONIC MPS Nutzen Sie unsere Erfahrung und fordern Sie unsere Objektberater an. Wir beraten Sie gern und individuell. Telefon planer@clage.de CLAGE 2013 Fachinformation: Energieeffizienz in der modernen Warmwasserversorgung 22