Erfahrungen mit unserer Wärmepumpe – Warmwassererzeugung

Heute möchte ich mit euch meine ersten Erfahrungen zum Thema Warmwasseraufbereitung mit der Wärmepumpe teilen. Natürlich sind solche Erfahrungen sehr individuell. So kommt es natürlich darauf an, wie groß der eigene Warmwasserspeicher ausgelegt ist, wie viele Personen im Haushalt sind und wie das grundsätzlich Nutzungsverhalten ist.

Bei Wärmepumpen im Vergleich zu Gasheizungen ist auf jeden Fall festzustellen, dass die Dauer der Aufheizung deutlich länger dauert. Mal eben das Wasser aufzuheizen, funktioniert mit einer Wärmepumpe nicht. Bei unserer Buderus Wärmepumpe gibt es drei verschiedene Modi zur Warmwassererzeugung. Neben dem normalen Programm gibt es noch die Programme Eco und Eco+. Letztlich definieren die Programme, wie schnell das Wasser aufgeheizt wird. Das bedeutet im Prinzip, mit welcher Vorlauftemperatur das Warmwasser erzeugt wird.

Normale Warmwasseraufbereitung mit der Wärmepumpe

Wir haben einen 290 Liter Wassertank und sind zwei Personen in unserem Haushalt. Daher ist der Bedarf an Warmwasser relativ gering. Wir kommen in der Regel mit einer Warmwasseraufbereitung pro Tag aus. Bei unserer Buderus Wärmepumpe nutzen wir das Eco+ Programm. Als Startwert für die Warmwasseraufbereitung sind 48 Grad festgelegt und die Stopp-Temperatur liegt bei 55 Grad Celsius. Der Unterschied der jeweiligen Modi ist in der Buderus-Anleitung leider nicht detailliert erklärt. Im Prinzip hängen sie wohl vom Wasserbedarf ab. Im Eco+ Modus wird mit der geringsten Energie aufgeheizt und dauert ggf. etwas länger, als beispielsweise im Komfort-Programm. Für jedes Programm können unterschiedliche Temperaturbereich angegeben werden.

Der Prozess der Warmwasseraufbereitung dauert bei uns in der Regel ca. 45 bis 75 Minuten und ist abhängig von der tatsächlichen Starttemperatur sowie der Außentemperatur. In einem anderen Erfahrungsbericht hatte ich bereits die Problematik des häufigen Abtauens beschrieben, wenn die Wärmepumpe nicht optimal eingestellt ist. Eine ähnliche Thematik hat man bei der Warmwasseraufbereitung.

Während der Aufheizung des Wassers kommt keine Heizenergie in den Heizkreisen an und diese können in der Zeit entsprechend abkühlen. Bei Buderus hat man daher die Möglichkeit, einen Wechselbetrieb zu definieren. Dafür kann angegeben werden, wie lange der Warmwasserbetrieb dauern darf, bis wieder auf Heizbetrieb umgeschaltet wird. Die Dauer des Heizbetriebs während der Warmwasseraufbereitung kann auch definiert werden. Nach dieser Heizzeit würde dann wieder das Wasser aufgeheizt werden, wenn es die Zieltemperatur nicht erreicht hat. Bei uns sind die Werte noch auf der Einstellung, die der Buderus-Techniker vorgenommen hat und liegen bei 2 Stunden Warmwasser und 30 Minuten Heizen.

In der oberen Grafik sieht man ganz allgemein, wie sich die Wassertemperatur bei uns über ein paar Tage entwickelt hat. Zu dieser Zeit war die Zirkulationspumpe allerdings noch nicht angeschlossen. Zusätzlich zur Warmwasserentwicklung habe ich auch noch die Außentemperaturentwicklung dargestellt.

Am ersten Tag hatte ich auch noch kein Zeitprogramm eingestellt. Das müsste der erste Tag gewesen sein, nachdem unsere Wärmepumpe erstmals in Betrieb genommen wurde und wir froh waren, wieder bei uns duschen zu können. Deshalb dürfte das Wasser auch sehr schnell bis auf 45 Grad abgekühlt sein. Die Aufheizung des Wassers von 45 Grad Celsius auf 55 Grad hat dann bei etwa 9 Grad Außentemperatur ca. 70 Minuten gedauert.

Am nächsten Tag wurde dann die Aufbereitung genau bei der Starttemperatur von 48 Grad begonnen. Die Aufheizung bis auf 55 bzw. mit leichtem Überschuss auf meist 56 Grad hat dann bei ca. 4,5 Grad Außentemperatur etwa 60 Minuten gedauert.

Am letzten Tag in der Grafik ist das Warmwasser bis auf 43 Grad abgekühlt. Die Aufheizung auf die Zieltemperatur von 55 Grad hat dann etwa 100 Minuten gedauert. Zu der Zeit hatten wir dann auch eine Außentemperatur von knapp unter 2 Grad Celsius.

Die einzelnen Werte für die dargestellten Tage habe ich mal in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.

Warmwasser auf 55 Grad	21.12.	22.12.	24.12.	25.12.	27.12.
Starttemperatur	45°C	48°C	46°C	47°C	43°C
Außentemperatur	9°C	4,5°C	4,5°C	6,5°C	1,7°C
Dauer	65 Min.	60 Min.	60 Min.	70 Min.	100 Min.
Wärmebedarf	8,8kWh	5,7kWh	5,8kWh	7,8kWh	7,9kWh
Strombedarf	2,4kWh	2,4kWh	2,4kWh	3,2kWh	3,7kWh
COP	3,7	2,4	2,4	2,4	2,1

Der 21.12. scheint nicht wirklich repräsentativ zu sein, denn erstaunlicherweise wurde hier deutlich mehr Wärmeenergie benötigt, um das Warmwasser zu erhitzen. Wahrscheinlich liegt das daran, dass genau in das Zeitfenster der Wasseraufbereitung auch Warmwasser genutzt wurde, beispielsweise durch eine Dusche. Man sieht aber sehr schön, dass durch die warme Außentemperatur wenig Strombedarf benötigt wurde und damit der COP relativ hoch ist. An diesem Tag hat auch direkt vor dem Warmwasserprogramm eine Abtauung stattgefunden. Daher musste wahrscheinlich auch der interne Pufferspeicher zusätzlich mit aufgeheizt werden bzw. die Aufheizung hat mit kühlerem Heizungswasser begonnen.

Der höhere Wärmebedarf am 25. und 27. Dezember kommt auch durch Abtauvorgänge zustande. Hier war es so, dass eine Abtauung genau in den Auftauprozess fiel. Die Warmwasseraufheizung wurde also kurz unterbrochen und musste quasi wieder mit niedrigeren Vorlauftemperaturen starten. Der Abtauprozess hat das vorhandene warme Wasser dazu genutzt die Außeneinheit abzutauen.

Aus der Tabelle lässt sich auch ableiten, dass 2-3 Grad Temperaturunterschied beim Warmwasser nicht soviel ausmacht. Die Außentemperatur macht schon einen deutlichen Unterschied, was den Strombedarf angeht. Bei 9 Grad wurde ein recht hoher COP von 3,7 erreicht und bei 1,7 Grad waren es dann nur noch 2,1. Der Unterschied beim Stromverbrauch betrug hier ca. 50%.

Warmwasserzeitprogramm zur Nutzung von Sonnenenergie oder günstigen Strompreisen

Die Warmwasseraufbereitung läuft normalerweise so, dass ständig Warmwasser erzeugt wird, wenn die Temperaturen die entsprechenden Werte erreicht haben. Möchte man jedoch Warmwasser zu bestimmten Zeiten erzeugen, lassen sich entsprechende Zeitprogramme einstellen. Bei Buderus kann man dann für jedes Zeitfenster auch definieren, welches Programm zur Aufheizung genutzt werden soll. Zusätzlich kann auch eine Adhoc-Aufheizung gestartet werden.

Interessant sind die Zeitfenster, wenn man die Warmwasseraufbereitung beispielsweise in Verbindung mit einer PV-Anlage oder dynamischen Strompreisen nutzen möchte. Eine andere Überlegung ist die Nutzung einer möglichst hohen Außentemperatur, damit die Wärmepumpe möglichst effizient läuft und den geringsten Strombedarf hat.

Ich hatte meine Warmwasseraufbereitung bisher in die Nacht zwischen 2:30 Uhr und 5:00 Uhr geschoben. In dieser Zeit gibt es normalerweise die günstigsten Tibber-Preise. Das dies vielleicht nicht unbedingt das beste Zeitfenster ist, zeigt meine vorhergehende Darstellung der Warmwasseraufbereitungen. Eventuell ist es günstiger das Zeitfenster zur Mittagszeit zu nutzen. Hier dürfte die Temperatur in der Regel etwas höher sein und ggf. gibt es noch ein wenig PV-Energie und die dynamischen Strompreise sind zu dieser Zeit in der Regel auch etwas günstiger. Zusätzlich wird die Gefahr etwas geringer, dass auch noch Abtauprozesse während der Aufbereitung stattfinden. Allerdings kann es dann sein, dass gleichzeitig mit der Warmwasseraufbereitung auch Warmwasser genutzt wird und der Prozess dadurch verlängert wird.

Auswirkungen der Zirkulationspumpe auf die Warmwasserentwicklung

Zu Beginn war unsere Zirkulationspumpe noch nicht angeschlossen. Mittlerweile teste ich diverse Zirkulationsprogramme. Auch hier ist es so, dass man die Pumpe komplett durchlaufen lässt und definieren kann, wie häufig diese in der Stunde läuft. Hierbei wird dann immer eine 3-minütige Laufzeit angesteuert. Getestet habe ich bisher einen zwei- und dreimaligen Start pro Stunde. Weiterhin probiere ich diverse Laufzeiten aus, um den besten Warmwasserkomfort zu erreichen. Leider kann man unserer Buderus-Wärmepumpe nur maximal 6 Zeitfenster pro Tag einstellen, so dass eine sehr kleinteilige Steuerung der Zirkulationspumpe nicht möglich ist.

Wie wir weiter oben gesehen haben, sind 2-3 Grad Temperaturdifferenz bei der Warmwasseraufbereitung nicht so kritisch in Bezug auf den Strombedarf zur Erwärmung des Wassers. Die Frage ist nun, wie sich die Zirkulation des Warmwassers auf den Temperaturverlauf auswirkt.

In der Grafik habe ich mal die Zeitfenster eingezeichnet, die ich an diesem Tag getestet hatte. Hier wurde die Pumpe 3 mal in der Stunde eingeschaltet. In der Zeit ohne Zirkulationspumpe verliert das Wasser etwa 0,25 Grad Temperatur pro Stunde. Zwischen 09:00 Uhr und 17:45 Uhr betrug der Temperaturunterschied 2,2 Grad.

Bei den Zeiten, in denen die Zirkulationspumpe läuft wird allerdings auch Wasser gebraucht, so dass hier kein wirklich repräsentativer Wert ermittelbar ist. Man kann aber teilweise erkennen, wann die Pumpe läuft. Jeder Zirkulationslauf „vernichtet“ etwa 0,35 Grad im Warmwasserspeicher. Pro Stunde wären dies bei dieser Einstellung also etwa 1 Grad. Bei meinen Zeitfenster kommen etwa 5 Stunden zusammen, so dass pro Tag etwa 5 Grad durch die Zirkulation verloren gehen. Das ist dann doch schon ein Temperaturunterschied, der sich auch bei der Warmwassererzeugung bemerkbar macht.

Ohne Zirkulationspumpe haben wir an einem Tag, an dem keine Dusche lief, ca. 6-7 Grad Temperaturunterschied zwischen zwei Warmwasseraufladungen gehabt. In der Grafik sieht man, dass durch die Wärmepumpe in Summe an einem solchen Tag etwa 10-12 Grad Temperaturunterschied entstehen. Je nach Temperatur wird das entsprechende Zirkulationsprogramm im Winter dann – abhängig von der Außentemperatur – bis zu 1kWh zusätzlichen Strombedarf erzeugen. Bei höheren Temperaturen dürfte der Bedarf nicht mehr so groß sein. In den Wintermonaten würde dies aber zusätzliche Kosten von bis zu 10€ pro Monat erzeugen. Da muss man sich dann tatsächlich überlegen, was einem dieser Komfort Wert ist.

Fazit zur Warmwassererzeugung mit einer Wärmepumpe

Bei der Erzeugung von Warmwasser mit der Wärmepumpe macht es deutlich mehr Sinn, sich mit den jeweiligen Einstellungen zu beschäftigen. Hier kommt es auf die richtigen Temperaturdifferenzen an, die Zeiten bzw. die Temperaturen, zu denen man Warmwasser erzeugt. Hat man eine PV-Anlage oder nutzt dynamische Strompreise, dann sollte man entsprechende Zeitfenster mit viel PV-Strom sowie den günstigsten Strompreisen auch mit in seine Überlegungen einbeziehen.

Schließlich muss man sich Gedanken machen, wieviel Komfort man benötigt, damit man immer direkt warmes Wasser hat, wenn man den Wasserhahn betätigt. Insbesondere in den Wintermonaten mit sehr niedrigen Außentemperaturen entstehen hierdurch durchaus signifikante Mehrkosten.

Ich werde demnächst auch noch einige Tests mit verschieden Programmen und Zeiten bei der Wasseraufbereitung und den Einstellungen für die Zirkulationspumpe machen. Über entsprechende Erfahrungen werde ich dann natürlich hier wieder berichten.