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Warmwasser

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Definition: warmes oder heißes Wasser für den Gebrauch z. B. im Haushalt

Englisch: hot water

Kategorien: Haustechnik, Wärme und Kälte

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 07.03.2010; letzte Änderung: 14.07.2016

Sowohl Haushalte als auch diverse Industriebetriebe benötigen erhebliche Mengen von Energie für die Bereitung warmen oder heißen Wassers, im Folgenden als Warmwasser bezeichnet.

Warmwasserbedarf in Haushalten

Wie viel Warmwasser braucht man im Haushalt?

Für den Bedarf an Warmwasser pro Person und Tag können rund 40 Liter angesetzt werden; der tatsächliche Bedarf hängt allerdings stark von den Nutzungsgewohnheiten ab. Wenn häufig Vollbäder genossen werden, kann der Verbrauch deutlich höher liegen, während sparsame Nutzer deutlich weniger benötigen.

Wie viel Energie kostet die Wassererwärmung?

Für die Erwärmung des Wassers um 50 K (z. B. von 5 °C auf 55 °C) ergeben sich ca. 0,058 kWh pro Liter. Vier Personen im Haushalt benötigen 160 l und 9,3 kWh pro Tag. Wenn dieser Verbrauch mit einem gut wärmegedämmten Elektroboiler gedeckt wird, der noch Bereitschaftsverluste von ca. 1 kWh pro Tag hat, ergibt dies insgesamt einen Verbrauch an elektrischer Energie von ca. 3750 kWh pro Jahr. Dies ist vergleichbar mit dem Verbrauch, der normalerweise für alle anderen Zwecke im Haushalt zusammen entsteht (außer wenn eine Elektroheizung betrieben wird). Hieraus wird klar, dass sowohl der Warmwasserbedarf als auch die Art der Bereitstellung für den gesamten Energiebedarf von erheblicher Bedeutung sind – selbst in Gegenden, in denen das Wassersparen allein ökonomisch und ökologisch nicht besonders bedeutsam ist.

Bei Passivhäusern kann der Wärmebedarf für die Warmwasserbereitung sogar größer sein als der für die Beheizung, da der Heizwärmebedarf durch gute Wärmedämmung stark reduziert ist, der Warmwasserbedarf aber wesentlich weniger durch die Technik beeinflusst werden kann.

Die Warmwasserbereitung stellt auch eine erhebliche Anforderung an die benötigte Heizleistung dar, wenn das Warmwasser in einem Durchlauferhitzer erzeugt wird, d. h. wenn es zeitgleich mit dem Verbrauch erhitzt wird. Wenn beispielsweise ein Wasserhahn 10 Liter heißes Wasser pro Minute durchlässt, ergibt dies pro Stunde 600 Liter je 0,058 kWh, also ca. 35 kWh pro Stunde, d. h. eine Leistung von 35 kW. Wenn diese Heizleistung von einer Heizungsanlage geliefert wird, kann das ihre Kapazität voll auslasten; es wird dann der reguläre Heizbetrieb häufig hierfür unterbrochen (Vorrangschaltung). Mit einer viel geringeren Heizleistung (aber nicht mit weniger Energie) kommt man aus, wenn das Wasser in einem großen Speicher allmählich erwärmt wird.

Reduktion des Warmwasserverbrauchs

Mit diversen Maßnahmen kann der Warmwasserverbrauch in Haushalten reduziert werden:

Wie kann der Warmwasserverbrauch reduziert werden?

Vielen Menschen fehlt das Bewusstsein dafür, dass die Warmwasserbereitung energieintensiv ist. Eine Minute lang Warmwasser aus dem Hahnen laufen zu lassen, kostet weitaus mehr Energie, als z. B. eine Stunde lang eine Energiesparlampe zu betreiben. Rückmeldungen bei der Benutzung (siehe den nächsten Abschnitt) können das Bewusstsein dafür schärfen.

Ermittlung des Warmwasserverbrauchs

Amphiro a1

Abbildung 1: Ein Gerät zur Ermittlung des Warmwasserverbrauchs beim Duschen. (Quelle: Amphiro)

Die Ermittlung des Warmwasserverbrauchs z. B. in einem Mehrfamilienhaus kann für Abrechnungszwecke interessant sein. Wenn möglich, sollten die Verbräuche der einzelnen Wohnung separat ermittelt werden, um eine verbrauchsabhängige Abrechnung erstellen zu können. Leider ist dies bei vielen Installationen (gerade auch bei Zirkulationssystemen) nur mit hohem Aufwand erreichbar.

Auch im Einfamilienhaushalt kann es nützlich sein, den Warmwasserverbrauch zu kennen. Beispielsweise kann überprüft werden, ob Verbrauch ungewöhnlich hoch ist. (Angaben über den normalen Verbrauch finden sich im Artikel oben.) Gegebenenfalls könnten Nutzungsgewohnheiten verbessert werden.

Ideal ist es freilich, den Nutzern unmittelbar eine Rückmeldung über ihren Verbrauch zu geben. Hierfür gibt es beispielsweise Geräte, die mit ein paar Handgriffen in einen Duschschlauch eingebaut werden können (siehe Abbildung 1). Durch Messung der Wassermenge und der Temperatur kann ein solches Gerät den Endenergieverbrauch gut abschätzen und dem Benutzer zusammen mit einer Bewertung (z. B. Einordnung in eine Effizienzklasse) anzeigen. Eine Studie in der Schweiz mit 700 Haushalten hat ergeben, dass durch Verwendung solcher Geräte der Energie- und Wasserverbrauch beim Duschen durchschnittlich um fast ein Viertel zurückging. Dies wurde hauptsächlich durch eine Reduktion der Duschzeit erreicht; beispielsweise lernten manche Teilnehmer erst dabei, dass man das Wasser beim Einseifen abstellen kann. Allein schon der Umstand, dass die Benutzer auf den erheblichen Energieverbrauch durch das Duschen aufmerksam gemacht wurden, dürfte viel bewirkt haben.

Möglichkeiten für die Warmwasserbereitung

Für die Bereitung von Warmwasser gibt es verschiedene technische Möglichkeiten:

Elektroboiler

Die Warmwasserbereitung mit einem zentralen Elektroboiler (z. B. im Keller) ist ineffizient, weil wertvolle elektrische Energie in Niedertemperaturwärme umgewandelt wird. Hinzu kommen oft nicht unerhebliche Speicher- und Leitungsverluste (ähnlich wie bei der Wassererwärmung mit dem Heizkessel). Die Betriebskosten lassen sich zwar durch die Verwendung von Nachtstrom deutlich senken, sind aber immer noch relativ hoch.

Für kleine Elektrospeicher unter den Waschbecken gilt Ähnliches, wobei die Nachtstrom-Nutzung meist nicht möglich ist, der Aufwand für die gelegentliche Entkalkung höher ist (wenn mehrere Speicher benötigt werden) als bei einer zentralen Anlage und die Bereitschaftsverluste oft beträchtlich sind. Allerdings sind die Leitungsverluste bei dieser Lösung gering, und man vermeidet hierfür den Betrieb eines Warmwasser-Zirkulationssystems. Deswegen können die Energiekosten gerade im Falle eines geringen Warmwasserverbrauchs niedriger liegen als mit einer zentralen Lösung, wobei allerdings die Installation und die Wartung von etlichen kleinen Elektroboilern teurer kommt als bei Verwendung eines einzelnen größeren zentralen Geräts.

Durchlauferhitzer

Durchlauferhitzer speichern nicht dauerhaft heißes Wasser, sondern heizen das Wasser erst bei Bedarf direkt auf, während es das Gerät durchläuft. Hierzu wird dann eine relativ hohe Heizleistung benötigt, welche meist entweder mit einem starken Elektro-Heizeinsatz oder mit einem Erdgasbrenner erzeugt wird.

Der Einsatz eines Durchlauferhitzers anstelle eines Warmwasserspeichers (z. B. eines Elektroboilers) kann die Bereitschaftsverluste vermeiden. Außerdem kann ein kompaktes Gerät praktisch unbegrenzte Mengen warmen Wassers liefern. Andererseits treten erhebliche Verluste vor allem beim Bezug kleiner Wassermengen dadurch auf, dass erst nur unzureichend erwärmtes Wasser verloren geht und nach Benutzung noch heißes Wasser im Durchlauferhitzer verbleibt. Im Übrigen ist der Warmwasser-Komfort zumindest bei älteren Geräten ohne ausgefeilte Regelung oft erheblich reduziert: Die Warmwassertemperatur schwankt stark und hängt auch wesentlich von der Durchlaufgeschwindigkeit ab.

Für Elektro-Durchlauferhitzer gilt zudem genauso wie für Elektro-Speicher, dass die Verwendung hochwertiger elektrischer Energie für die Herstellung von Niedertemperaturwärme ineffizient ist.

Es gibt auch Durchlauferhitzer, die mit Wärme aus einem Speicher für Heizwasser arbeiten. Gegenüber der Speicherung von erwärmtem Trinkwasser besteht hier der Vorteil, dass die Gefahr der Vermehrung von Legionellen-Bakterien stark reduziert wird.

Warmwasserbereitung über die Heizungsanlage

Die Warmwasserbereitung über die Zentralheizungsanlage ist meist die beste Lösung.

Häufig wird Warmwasser von der Heizungsanlage bereitgestellt: Ein Warmwasserspeicher im Keller bezieht von dieser die nötige Wärme. Dies geschieht oft einigermaßen effizient während der Heizperiode, aber teilweise sehr ineffizient im Sommer. Dies liegt daran, dass vor allem in nicht wärmegedämmten Häusern der Heizkessel für die Warmwasserbereitung völlig überdimensioniert ist und (vor allem bei alten Konstanttemperaturheizkesseln) sehr hohe Stillstandsverluste aufweist. Der Nutzungsgrad der Warmwasserbereitung kann dann im Sommer auf weniger als 20 % absinken. Neue Gas-Brennwertkessel sind diesbezüglich allerdings weitaus besser; sie stellen Warmwasser ähnlich effizient bereit wie Heizwärme.

Recht effizient ist die Warmwasserbereitung über eine Heizungswärmepumpe, da diese nicht nur Umweltwärme mit nutzt, sondern auch meist sehr viel geringere Bereitschaftsverluste aufweist als ein Heizkessel.

Die Warmwasserbereitung über die Zentralheizungsanlage muss nicht unbedingt zentral (im Heizraum) erfolgen. Stattdessen ist es auch möglich, dezentral aufgestellte Frischwasserstationen über Heizungsleitungen mit Wärme zu versorgen.

Warmwasser-Wärmepumpen

Es gibt ebenfalls Brauchwasserwärmepumpen, die nur für die Warmwasserbereitung vorgesehen sind. Manche Geräte nutzen die Umgebungsluft (im Keller) als Wärmequelle. Dies kann zu einer deutlichen Abkühlung des Kellers führen, wenn der Keller nicht z. B. durch Abwärme von einem Heizkessel warm gehalten wird. Eher selten wird kalte Außenluft für die Wärmepumpe verwendet; dies ist ungünstig, weil im Winter angesichts der hohen Temperaturdifferenz damit kaum eine gute Energieeffizienz erreichbar ist.

Soll man warme Abluft mit einer Warmwasser-Wärmepumpe nutzen?

Sogenannte Abluftwärmepumpen entziehen der Abluft (verbrauchten Zimmerluft) von einer Lüftungsanlage Wärme und arbeiten recht effizient. Allerdings kann dann die Abluft nicht zusätzlich verwendet werden, um die Frischluft vorzuwärmen. Soweit eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung zur Vorwärmung der Frischluft baulich nicht möglich ist (z. B. häufig im Altbau), ist die Nutzung der Abluft mit einer Brauchwasserwärmepumpe sehr sinnvoll.

Solare Warmwasserbereitung

Thermische Solaranlagen (Solarthermieanlagen) enthalten einen oder mehrere Sonnenkollektoren, welche über einen Wärmeübertrager im Warmwasserspeicher dort Wärme abgeben. Eine kleine Umwälzpumpe wird immer dann automatisch eingeschaltet, wenn das Wasser im Kollektor wärmer ist als im Speicher.

In der Regel kann mit der Solaranlage nicht der gesamte Warmwasserbedarf gedeckt werden. Eine sinnvolle Deckung des Restbedarfs ist also ebenfalls wichtig.

Der Artikel über solare Warmwasserbereitung enthält weitere Details.

Zirkulationssysteme

Ungünstig aufgebaute Zirkulationsleitungen können den Energieaufwand für die Warmwasserversorgung stark erhöhen.

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.

Der Artikel über Warmwasser-Zirkulationssysteme beschreibt eine häufig gewählte Methode, um dieses Problem zu lösen – mit einer Reduktion von Wasserverlusten, aber gleichzeitig (vor allem bei nicht optimaler Anlagenauslegung) mit hohen Energieverlusten. Ungünstig sind insbesondere unnötig lange Leitungswege, hohe Leitungsquerschnitte, mangelhafte Wärmedämmung der Leitungen und unnötig lange tägliche Laufzeiten von Zirkulationspumpen.

Eine mögliche Alternative zum Zirkulationssystem ist eine elektrische Rohrbegleitheizung. Dies kann allerdings zu einem noch höheren Primärenergieverbrauch führen.

Richtige Einstellung der Warmwassertemperatur; Legionellen-Prophylaxe

Welche Warmwassertemperatur ist angemessen?

Generell können die Bereitschaftsverluste und die Leitungsverluste der Warmwasserbereitung minimiert werden, indem die Warmwassertemperatur möglichst niedrig gewählt wird. Allerdings kann die Gefahr der Entwicklung von Legionellen-Bakterien im Speicher oder in Leitungen bestehen. Diese Gefahr lässt sich vermindern, indem der Speicher entweder dauerhaft oder auch gelegentlich (z. B. einmal wöchentlich) auf eine höhere Temperatur von z. B. 60 °C aufheizt wird, etwa unter Verwendung eines Elektroheizstabs mit Thermostat und Zeitschaltuhr. Wenn bei einem Warmwasser-Zirkulationssystem die Temperatur am Ende der Rücklaufleitung ebenfalls mindestens 55 °C beträgt, gibt es im zirkulierenden Wasser kaum mehr eine Überlebenschance für Legionellen. Wenn eine solche thermische Desinfektion regelmäßig ausgeführt wird, sollten 50 bis 55 °C im Normalbetrieb genügen.

Legionellen können insbesondere beim Duschen aufgenommen werden, da hierbei kleinste Wassertröpfchen entstehen, die eingeatmet werden können. Die Bakterien können dann eine Legionellose (Legionärskrankheit, Lungenentzündung durch Legionellen) hervorrufen. Eine Gefährdung besteht vor allem für alte und immungeschwächte Personen. Bekanntlich sterben viele alte Menschen an Lungenentzündungen, und diese dürften häufig durch Legionellen aus Warmwassersystemen ausgelöst werden. Häufig dürfte dies jedoch unerkannt bleiben, da die Erreger nicht mit entsprechender Labordiagnostik identifiziert werden.

Leider garantiert selbst eine höhere Warmwassertemperatur nicht, dass Legionellenprobleme vermieden werden. Vor allem ältere Warmwasserverteilsysteme weisen nämlich Verzweigungen auf, die über längere Zeit nicht ausreichend heiß werden, um Legionellen abzutöten. Ein Problem sind auch Stichleitungen, die für längere Zeit nicht genutzt werden und in denen auch das Wasser nicht durch ein Zirkulationssystem umgesetzt wird. Hier kann es Orte geben, in denen die Temperaturen für lange Zeit das Wachstum der Legionellen unterstützen. Diverse Richtlinien für neue Warmwassersysteme zielen darauf ab, solche Probleme zu vermeiden.

Besonders kritisch sind große Warmwasseranlagen mit kompliziertem und oft nicht genau bekanntem Leitungsaufbau. Beispielsweise muss in Krankenhäusern oft ein erheblicher Aufwand betrieben werden, um die Gefährdung durch Legionellen sicher zu vermeiden. Auch alte Mietshäuser und Hotels weisen häufig Probleme auf, die neuerdings in Deutschland allerdings eher erkannt werden, da regelmäßige Labortests vorgeschrieben sind.

Übrigens können Legionellen auch Duschköpfe besiedeln, selbst wenn das sonstige Warmwassersystem weit gehend von Bakterien frei ist.

Die Artikel über Warmwasserspeicher und Warmwasser-Zirkulationssystem enthalten weitere Details über Probleme mit Legionellen.

Warmwasseranschluss für Wasch- und Geschirrspülmaschinen

Sollen Waschmaschinen und Geschirrspülmaschinen mit Warmwasser versorgt werden?

In vielen Fällen ist es energetisch günstig, Waschmaschinen und Geschirrspülmaschinen mit Warmwasser aus dem Hausnetz zu betreiben. Dies gilt insbesondere, wenn das Warmwasser mit Sonnenenergie bereitet wird, aber auch z. B. mit einem Gas-Brennwertkessel. Der Aufwand an elektrischer Energie für das interne Heizregister wird dann erheblich reduziert. Nicht sinnvoll ist ein Warmwasseranschluss, wenn die Warmwasserleitungen im Haus sehr lang sind, so dass anfangs mehrere Liter kalt kommen, oder natürlich wenn die zentrale Warmwasserbereitung auch elektrisch erfolgt.

Die meisten Geschirrspüler können problemlos mit Warmwasser betrieben werden. Bei Waschmaschinen ist ein zusätzlicher Warmwasseranschluss am Gerät nötig, den leider nur wenige Geräte haben. Eine Waschmaschine mit nur einem Wasseranschluss mit Warmwasser zu speisen, ist ungünstig, da für diverse Spülgänge kaltes Wasser genügt und manche Wäsche dann evtl. zu heiß gewaschen wird. Diese Probleme lösen spezielle (leider nicht billige) Vorschaltgeräte, die der Maschine am Anfang warmes Wasser geben, um später auf Kaltwasser umzustellen.

Wärmerückgewinnung

Gibt es Möglichkeiten, um die Wärme aus dem Abwasser zurückzugewinnen?

Methoden der Wärmerückgewinnung bieten sich bei der Warmwasserbereitung insofern besonders an, dass das einem Warmwasserbereiter zugeführte kalte Wasser aufgrund seiner niedrigen Temperatur leicht Abwärme auch auf niedrigem Temperaturniveau aufnehmen kann. Andererseits ergibt sich eine Schwierigkeit, wenn das entsprechende Wärmeangebot zeitlich nicht gut zum Warmwasserbedarf passt, der oft scharfe, kurze Spitzen aufweist. Am ehesten kommt die Wärmerückgewinnung dort in Frage, wo große Warmwassermengen benötigt werden und das Abwasser entsprechend warm wird; eine annähernde Zeitgleichheit von Wärmebedarf und -angebot liegt dann automatisch vor.

Eine Möglichkeit besteht in einer zentralen Anlage, bei der das Abwasser des ganzen Gebäudes durch einen Wärmeübertrager geleitet wird, welcher Wärme an das zu erwärmende Frischwasser (vor dem eigentlichen Wassererwärmer) abgibt. Ebenfalls gibt es in Duschwannen eingebaute Wärmeübertrager, die die Wärmerückgewinnung dezentral vornehmen. Besonders interessant ist diese Technik in Verbindung mit dezentralen Durchlauferhitzern, wo das gesamte dem Durchlauferhitzer zugeführte Wasser in der Duschwanne vorgewärmt wird. Weniger effizient ist die Vorwärmung des Kaltwassers bei zentraler Warmwasserwärmung; vor allem bei nicht allzu hoher Warmwassertemperatur wird beim Duschen relativ wenig Kaltwasser zugemischt, so dass die Wärmerückgewinnung recht unvollständig wird.

Literatur

[1]Extra-Artikel: Mehr Transparenz: Das neue Energielabel für Warmwasserbereiter

(Zusätzliche Literatur vorschlagen)

Siehe auch: Warmwasserspeicher, Wärme, Brauchwasserwärmepumpe, solare Warmwasserbereitung, Warmwasser-Zirkulationssystem, Rohrbegleitheizung, Frischwasserstation, Bereitschaftsverluste, Wasserkocher, Tauchsieder, Wärmerückgewinnung, Energieverbrauchskennzeichnung
sowie andere Artikel in den Kategorien Haustechnik, Wärme und Kälte

Alles verstanden?


Frage: Wie viel Warmwasser kann ein Elektroboiler mit 1 kWh ungefähr bereitstellen (ohne Berücksichtigung seiner Energieverluste)?

(a) 5 Liter

(b) 15 Liter

(c) 50 Liter


Frage: Was verursacht den höchsten Stromverbrauch?

(a) eine Stunde fernsehen mit einem großen Flachbildschirm

(b) vier Stunden lang im Wohnzimmer das Licht brennen lassen (150 W)

(c) eine Minute lang heißes Wasser mit mäßigem Strahl aus dem Elektroboiler laufen lassen


Frage: Nehmen wir an, dass die Warmwasserversorgung eines Hauses zukünftig mit einer Brauchwasserwärmepumpe anstatt mit dem Heizkessel vorgenommen wird. Welche der folgenden Aussagen darüber sind zutreffend?

(a) Man verbraucht dann mehr Strom, dafür aber z. B. weniger Gas oder Öl.

(b) Der wichtigste Beitrag zur Energieeinsparung entsteht dadurch, dass der Heizkessel außerhalb der Heizperiode komplett abgestellt werden kann.

(c) Der Keller dürfte dadurch feuchter werden.


Siehe auch unser Energie-Quiz!

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