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Heißwasser

Definition: Wasser bei Temperaturen deutlich oberhalb von 60 °C

Gegenbegriff: Kaltwasser

Englisch: hot water

Kategorien: Grundbegriffe, Wärme und Kälte

Autor:

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 26.02.2020; letzte Änderung: 14.03.2020

Wenn Wasser bei Temperaturen deutlich oberhalb von 60 °C bereitgestellt wird, spricht man in der Regel nicht mehr von Warmwasser, sondern von Heißwasser. Häufig liegt die Temperatur zwischen 80 °C und etwas unter 100 °C, sodass bei Normaldruck noch kein Sieden auftritt. Jedoch können höhere Temperaturen von z. B. 120 °C erreicht werden, indem man den Druck im System entsprechend erhöht (über den Dampfdruck des Wassers hinaus), sodass der Siedepunkt wieder oberhalb der Arbeitstemperatur liegt.

Wegen der hohen spezifischen Wärmekapazität von Wasser enthält Heißwasser relativ viel Wärmeenergie. Das führt einerseits zu einem hohen Energieverbrauch, wenn viel Heißwasser benötigt wird, und andererseits zu einem relativ effektiven Wärmetransport, wenn als Heißwasser als Energieträger eingesetzt wird.

Wärmeverluste fallen bei hohen Betriebstemperaturen naturgemäß stärker ins Gewicht. Deswegen müssen Anlagen und Leitungssysteme für Heißwasser tendenziell mit einer stärkeren Wärmedämmung versehen werden.

Heißwasser im Haushalt

In Haushalten wird über das Leitungssystem in der Regel nur Warmwasser mit einer Temperatur von bis zu ca. 60 °C zur Verfügung gestellt. Heißwasser bei Temperaturen von z. B. 90 bis 100 °C, das normalerweise nur in geringen Mengen benötigt wird, wird bei Bedarf dezentral z. B. mit Wasserkochern, mit einer Kaffeemaschine oder in einem Topf auf dem Kochherd zubereitet. In manchen Küchen verwendet man auch ein fest eingebautes oder einfach aufgestelltes elektrisches Heißwassergerät (Heißwasserbereiter, Kochendwassergerät). Manche Elektroboiler können auch auf recht hohe Wassertemperaturen eingestellt werden.

Typische Anwendungen von Heißwasser im Haushalt sind die Bereitung von Kaffee und Tee sowie Reinigungsvorgänge. (Bei erhöhten Temperaturen wird oft eine wesentlich verbesserte Reinigungsleistung erzielt, beispielsweise auch bei Hochdruckreinigern; in manchen Fällen ist auch eine desinfizierende Wirkung erwünscht.) Wenn ein Kochtopf mit Heißwasser statt mit Kaltwasser befüllt wird, kann etwas Zeit beim Kochen gespart werden. Im Garten können Unkräuter durch Besprühen mit Heißwasser ohne Gift vernichtet werden.

Manche Haushaltsgeräte erzeugen Heißwasser intern, insbesondere Waschmaschinen und Geschirrspülmaschinen. Meist geschieht dies mit einem Elektroheizstab.

Hohe Wassertemperaturen bringen die Gefahr schwerer Verletzungen durch Verbrühung mit sich. Deswegen sollten alle Heißwasserbereiter, die beispielsweise die Entnahme des heißen Wassers über einen Hahnen erlauben, gegen Unfälle vor allem mit Kindern abgesichert sein.

Größere Heißwasserbereiter

Für gewerbliche und industrielle Anwendungen – beispielsweise für Wäschereien und Lackierstraßen – gibt es größere Heißwasserbereiter. Wenn die Wassertemperatur auf Werte etwas unterhalb von 100 °C beschränkt ist, können die Geräte drucklos arbeiten und ähnlich wie normale Elektroboiler aufgebaut sein. Auch die Beheizung mit einem Heizkessel oder einen integrierten Brenner (z. B. für Erdgas) über einen Wärmeübertrager ist eine häufig verwendete Methode.

Blockheizkraftwerke können zumindest einen wesentlichen Teil der erzeugten Wärme in Form von Heißwasser liefern; die verwendeten Verbrennungsmotoren arbeiten ohnehin normalerweise mit einer Kühlwassertemperatur in der Größenordnung von 100 °C. Spezielle heißgekühlte Motoren können wäre auch noch hören Temperaturniveau (bis ca. 130 °C) liefern. Auch die aus dem Abgas gewonnene Wärme fällt auf einem relativ hohen Temperaturniveau an.

Auch bestimmte Wärmepumpen, beispielsweise mit Hochtemperaturwärme betriebene Absorptionswärmepumpen, können für die Bereitung von Heißwasser verwendet werden. Damit lässt sich Abwärme von anderen Anlagen nutzen und somit Primärenergie einsparen. Solche Lösungen können also deutlich energieeffizienter arbeiten als beispielsweise Heizkessel.

Sonnenkollektoren sind für höhere Wassertemperaturen tendenziell weniger gut geeignet, jedoch gilt dies weniger für Vakuumröhrenkollektoren, da diese über eine gute Wärmedämmung verfügen. Sie sind deswegen beispielsweise auch für die Einspeisung in Nah- und Fernwärmenetze geeignet.

Für Temperaturen von 100 °C und höher muss der Wasserdruck oberhalb des Dampfdrucks des Wassers bei der jeweiligen Temperatur liegen, wenn das Sieden, also die starke Bildung von Wasserdampf, vermieden werden soll. Dafür geeignete Anlagen können im Prinzip ähnlich wie ein Dampfkessel aufgebaut sein, außer dass die Entnahme des erhitzten Wassers in der Regel auf der Unterseite erfolgt. Der nötige Systemdruck kann durch zusätzliche Einrichtungen wie z. B. ein Druckausgleichsgefäß stabilisiert werden. Potenziell gefährlich ist nicht nur ein zu starker Druckanstieg, der Wasserleitungen sprengen würde, sondern auch ein Druckabfall, der zu Dampfstößen durch schnelles Sieden führen kann – auch davon können zerstörerische Wirkungen ausgehen.

Fernwärme

Fernwärme wird häufig mit Heißwasser transportiert. Für eine hohe Vorlauftemperatur können die folgenden Faktoren sprechen:

  • Ein zwingender Grund ist der Bedarf entsprechender Temperaturen durch die Verbraucher, etwa Industriebetriebe.
  • Mit einer hohen Vorlauftemperatur lässt sich eine größere Temperaturspreizung realisieren, sodass eine gegebene Wärmeleistung mit einem geringeren Massenstrom des Wassers transportiert werden kann. Dadurch kann der Stromverbrauch von Pumpen reduziert werden.

Auf der anderen Seite führen hohe Temperaturen zu den folgenden Nachteilen:

  • Die Energieeffizienz der Heißwassererzeugung fällt oft bei hohen Temperaturen oft deutlich ab. Beispielsweise kann der elektrische Wirkungsgrad eines Heizkraftwerks unter solchen Umständen niedriger ausfallen, und auch die Abgasverluste werden tendenziell höher. Im Falle der Verwendung von Wärmepumpen wird deren Leistungszahl niedriger. Dagegen spielt das Temperaturniveau für Blockheizkraftwerke auf der Basis von Verbrennungsmotoren eine weniger wichtige Rolle.
  • Die Wärmeverluste des Leitungsnetzes, von Wärmespeichern etc. fallen bei Steigerung der Betriebstemperatur höher aus. Allerdings kann dies u. U. zum Teil dadurch kompensiert werden, dass z. B. Rohrdurchmesser reduziert werden können, wenn wegen einer höheren Temperaturspreizung nicht zu hohe Volumenströme benötigt werden.

Eine Alternative zur Verwendung von Heißwasser ist die Bereitstellung von Wasserdampf. In diesem Fall kann nicht nur fühlbare Wärme, sondern auch latente Wärme transportiert werden, und die nötigen Massenströme fallen entsprechend niedriger aus. Allerdings ergeben sich dann zusätzliche technische Herausforderungen, beispielsweise im Zusammenhang mit dem Anlagendruck.

Kalkablagerungen

Wenn Heißwasser durch Erhitzen von Frischwasser gewonnen wird, kann es je nach dem Gehalt des Wassers an Mineralien zu mehr oder weniger starken Ablagerungen von Kalk und ähnlichen Mineralien kommen – vor allem dort, wo die Wärme zugeführt wird. Diese Problematik ist bei hohen Temperaturen wesentlich stärker als bei normaler Warmwasserbereitung. Deswegen sind meist regelmäßige Entkalkungsvorgänge notwendig.

Anders ist die Situation in geschlossenen Systemen, etwa zur Lieferung von Fernwärme oder in Heizungskreisläufen. Hier wird immer dasselbe Wasser umgewälzt, sodass nicht ständig neuer Kalk gebildet werden kann. Man kann das eingesetzte Wasser auch von vornherein demineralisieren, um jegliche Ablagerungen zu vermeiden.

Andere technische Probleme

Diverse Schwierigkeiten im Zusammenhang mit einem hohem Anlagendruck wurden bereits oben erwähnt, ebenso die erhöhten Wärmeverluste, die häufig eine stärkere Wärmedämmung erfordern sowie der nötige Schutz gegen Unfälle durch Verbrühen.

Die Alterung von Materialien, die beispielsweise für Schläuche, Dichtungen und Ventile verwendet werden, erfolgt bei hohen Betriebstemperaturen erheblich beschleunigt. Die geeignete Wahl von Materialien kann deswegen wichtig sein.

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Siehe auch: Warmwasser, Wasserdampf, Wasserkocher
sowie andere Artikel in den Kategorien Grundbegriffe, Wärme und Kälte

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