© Dr. Rüdiger Paschotta

Warmwasser-Zirkulationssystem

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Definition: ein System der zentralen Warmwasserbereitung, welches auch bei entfernteren Verbrauchsstellen bald nach Öffnen eines Warmwasserhahnen warmes Wasser liefert

Wenn eine zentrale Warmwasseranlage (mit Wassererwärmung in der Zentralheizungsanlage) einfache Warmwasserleitungen zu den Verbrauchsstellen hat, kann es beim Aufdrehen eines Warmwasserhahnen einige Zeit dauern, bis warmes Wasser kommt. Dies liegt einfach daran, dass die Leitung vom Wärmeerzeuger zur Verbrauchsstelle noch mit kaltem Wasser gefüllt ist. Erst wenn dieses abgeflossen ist, erhält man warmes Wasser – unabhängig von der eingestellten Warmwassertemperatur.

Gegen dieses Problem werden in vielen Gebäuden Zirkulationsleitungen verwendet (siehe Abbildung 1). Hier führt eine Warmwasserleitung vom Wärmeerzeuger zur Verbrauchsstelle, und parallel dazu eine weitere Leitung wieder zurück. Eine Zirkulationspumpe (meist in der Rückleitung im Heizkeller angebracht) pumpt das Wasser in diesem Kreislauf um, wobei es ständig im Wärmeerzeuger nacherhitzt wird. Mit diesem System bekommt man nach dem Aufdrehen eines Warmwasserhahns schnell warmes Wasser; allenfalls ein kurzes einfach geführtes Leitungsstück führt noch zu einer geringfügigen Verzögerung. Ein solches Zirkulationssystem erhöht den Komfort und spart Wasser.

Energieverbrauch von Warmwasser-Zirkulationssystemen

Leider können solche Zirkulationssysteme erhebliche energetische Nachteile bringen:

• Die Zirkulationspumpe braucht wertvolle elektrische Energie, solange sie läuft. Bei neuen Pumpen für Einfamilienhäuser liegt die aufgenommene Leistung meist bei 10 bis 30 Watt, bei älteren Pumpen unter Umständen aber erheblich höher. (Ein vorgezogener Austausch der Pumpe kann sich u. U. recht schnell amortisieren.) Es gibt ebenfalls Pumpen, die sich über einen integrierten Thermostaten selbst abschalten, sobald eine gewisse Temperatur erreicht ist.
• Solange die Warmwasserleitungen (Vor- und Rückleitungen) warm gehalten werden, verlieren sie ständig Wärme. Im Winter ist diese Wärmeabgabe allerdings nicht unbedingt ein Verlust; sie trägt meist weitgehend zur Beheizung des Gebäudes bei, wenn die Leitungen weitgehend in beheizten Räumen verlaufen und nicht etwa in ungedämmten Außenwänden. Im Sommer dagegen ist diese Wärme verloren und kann das Haus sogar unerwünscht erwärmen. Die Größe dieses Wärmeverlusts hängt von der Länge der Leitungen, von der Qualität ihrer Wärmedämmung sowie von der Warmwassertemperatur und der Umgebungstemperatur ab. Meist geht es um Energiemengen, die massiv höher sind als der Stromverbrauch der Zirkulationspumpe.

Beim Betrieb einer thermischen Solaranlage schmerzt der sommerliche Wärmeverlust der Leitungen natürlich weniger, da hier häufig ohnehin Wärmeüberschüsse auftreten.

Die Energieverluste von Zirkulationssystemen lassen sich auf verschiedene Weisen wesentlich verringern:

• Beim Bau der Anlage sollte auf möglichst kurze Warmwasserleitungen geachtet werden, die zudem möglichst nicht in Außenwänden (vor allem nicht in ungedämmten) verlaufen sollten. Dies wird erleichtert bei Häusern, in denen mehrere Badezimmer und Küchen direkt übereinander angeordnet sind, und nicht etwa über die ganze Fläche verteilt werden.
• Warmwasserleitungen sollten eine gute Wärmedämmung erhalten – insbesondere, Leider ist dies nicht ganz einfach; insbesondere können an Nahtstellen der Dämmung erhebliche Wärmebrücken auftreten, so dass die Wärmeverluste weitaus größer werden, als man von einer naiven Rechnung unter Verwendung der U-Werte des Isolationsmaterials erwarten würde.
• Die Warmwassertemperatur sollte nicht höher als nötig eingestellt werden.
• Die Zirkulationspumpe sollte keineswegs ständig arbeiten, was leider in vielen Gebäuden noch der Fall ist. Dies führt zu einem hohen Strombedarf und (meist wichtiger) zu hohen Wärmeverlusten. Energetisch ideal ist es, die Zirkulationspumpe wenige Minuten vor dem Wasserbedarf gezielt für einige Minuten zu aktivieren – durch einen Tastendruck oder einfach durch kurzes Aufdrehen des Warmwasserhahnen. Leider braucht es nach der Aktivierung eine gewisse Zeit (maximal ein paar Minuten), bis die Pumpe das Warmwasser bis zu den Verbrauchsstellen befördert hat, und für Mehrfamilienhäuser ist diese Lösung wenig praktikabel. Eine weitere Möglichkeit ist es, die Zirkulationspumpe über eine Zeitschaltuhr (oder die Heizungsregelung) gezielt nur zu bestimmten Zeiten zu betreiben, beispielsweise in den frühen Morgenstunden, zur Mittagszeit und nochmals am Abend. Die Ersparnis an elektrischer Energie und Wärme ist so groß, dass die Kosten für die Zeitschaltuhr in kürzester Zeit amortisiert werden können.

Zirkulationssystem und Durchlauferhitzer

Ein Zirkulationssystem verträgt sich in vielen Fällen nicht sehr gut mit einem Durchlauferhitzer. Solange die Zirkulationspumpe läuft, muss der Durchlauferhitzer häufig aktiviert werden, um Wärmeverluste auszugleichen. Es kommt nun darauf an, um welche Art von Durchlauferhitzer es sich handelt:

• Wenn die Erwärmung über die Heizungsanlage (etwa einen Erdgas-Heizkessel) geschieht, wird u. U. der Heizbetrieb ständig unterbrochen (bei Vorrang der Warmwasserbereitung), und der Heizkessel muss häufig auf die nötige (oft höhere) Temperatur hochgefahren werden.
• Wenn die Erwärmung über einen elektrischen Durchlauferhitzer geschieht, muss dieser unbedingt thermostatisch geregelt sein, da er sonst viel zu heiß würde, wenn das Zirkulationssystem arbeitet und ihn mit bereits warmem Wasser speist.

In beiden Fällen ist es besonders wichtig, den Betrieb der Zirkulationspumpe über eine Zeitschaltuhr auf nicht zu lange Zeitperioden pro Tag zu beschränken.

Elektrische Heizbänder als alternative Lösung

Anstelle von Zirkulationsleitungen werden manchmal elektrische Heizbänder verwendet, die die (einfach geführten) Warmwasserleitungen warm halten (etwa über eingebaute Kaltleiter, mit nachlassender Heizleistung bei erreichter Solltemperatur). Diese Lösung erscheint zunächst attraktiv, da nur einfach geführte Wasserleitungen benötigt werden, was Kosten spart und die Wärmeverluste deutlich reduziert. Leider können solche Heizbänder aber zu sehr hohem Verbrauch an wertvoller elektrischer Energie führen, wenn die Wärmedämmung der Leitungen nicht sehr gut ist. Wie oben erwähnt, gibt es häufig massive Verluste durch Wärmebrücken, selbst bei an sich ausreichenden Dämmstärken.

Verzicht auf ein Zirkulationssystem

Die einfachste und kostengünstigste Lösung ist es, einfache, aber gut wärmegedämmte und nicht zu dicke Warmwasserleitungen ohne Zirkulation oder Heizbänder einzusetzen. Der Nachteil ist, dass am Hahnen nicht immer sofort heißes Wasser zur Verfügung steht. Dies bedeutet einen Verlust an Komfort und an Wasser. Der damit verbundene Energieverlust ist aber meist geringer als die Verluste mit den genannten anderen Optionen.

Siehe auch: Warmwasser

Kategorie: Wärme

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