Warmwasserversorgung im „Smart Home“

Ökologischer und ökonomischer Denkansatz

Bereits während der Planung berücksichtigten der Bauherr und der Planer alle relevanten Aspekte der Energieeffizienz. So konzipierten sie gemeinsam ein energetisch optimiertes Gebäude. Im Focus stand dabei zunächst die Gebäudehülle. Sie wird gebildet durch Außenwände aus 17,5 cm Kalksandstein mit einem Wärmedämmverbundsystem (16 cm Wärmedämmung, WLG 035) bzw. 30 cm Beton (12 cm Dämmung, WLG 035) im Kellergeschoss. Die Dachdecke, ebenfalls aus Beton mit einer Stärke von 18 cm, erhielt eine 24 cm dicke EPS-Dämmschicht (WLG 035). Die Holz-Aluminium-Konstruktionen der Fensterelemente wurden mit einer 3-Scheiben-Wärmeschutzverglasung versehen. Mit den erreichten U-Werten von 0,141 bis 0,271 W/m²K für die Außenwände und Dach sowie U_w= 0,95 W/m²K für die Fensterkonstruktionen wurden die geforderten Werte der aktuellen EnEV deutlich unterschritten bzw. erfüllt. In Kombination mit dem erarbeiteten Wärmekonzept beschränkt sich der Primär-Energiebedarf des Gebäudes auf lediglich 57 kW/m²a. Bei der Wärme- und Warmwassererzeugung entschied sich der Bauherr für die Trennung von Heizung und Warmwassersystem, also für eine dezentrale Warmwasserversorgung mit Hilfe von elektrischen Warmwassererzeugern.

Warmwasser von der Heizung getrennt

Die Entkopplung der Warmwasserversorgung vom Heizsystem ist mit ausschlaggebend für den geringen Energieverbrauch des Gebäudes. Denn durch die dezentrale Aufbereitung des Warmwassers können bedeutende Energieverluste vermieden bzw. der noch erforderliche Ener­giebedarf reduziert werden. Das Konzept berücksichtigt die Wärmeversorgung des Ge­bäudes durch eine Erd-Wärme­pumpenanlage mit einem Leistungsbereich zwischen 6 und 16 kW. Hierfür wurden 25 Erdkollektoren installiert, die die relativ konstante Temperatur des Erdreichs nutzen, d.h. die über das Wasser-Frostschutzgemisch (Sole) absorbierte Wärme des Bodens in einen geschlossenen Kreislauf zum Wärmetauscher transportieren.

Die so gewonnene Wärme gelangt anschließend in den Heizungskreislauf bzw. zur Wärmeverteilung in die installierte Fußbodenheizung. Die erforderliche Warmwasserbereitung im Einfamilienhaus erfolgt dezentral im Durchlaufprinzip, also über entsprechende Endgeräte an den jeweiligen Zapfstellen.

Die Vorteile der dezentralen Warmwasserversorgung beeinflussen den geringen Energieaufwand des Gebäudes deutlich. Denn im Gegensatz zur dezentralen Warmwasserversorgung können die Verteilungs- und Speicherverluste bei einer zentralen Warmwasserversorgung bis zu 40 % betragen.

Gezielte Kosten­ersparnis und größerer Komfort

Der Vorteil der Entkopplung von Heizsystem und Warmwasserversorgung liegt in der individuellen Anpassung der Temperaturen an den jeweiligen Entnahmestellen. Während bei einem zentralen System allein aus hygienischen Gründen, gemäß Trinkwasserverordnung (TrinkwV), eine konstante Menge an Wasser im zentralen Speicher und Rohrleitungssystem zur thermischen Desinfektion auf 60 °C erhitzt werden muss, steht das durch einen Durchlauferhitzer erwärmte Wasser bei einem dezentralen System sofort und direkt am Einsatzort zur Verfügung; und zwar nur in der wirklich benötigten Menge, mit der eingestellten, gewünschten Temperatur. Das Zumischen von kaltem Wasser, zur Reduzierung des 60 °C heißen Wassers, entfällt also. Dies spart Energiekosten, verringert den Wasserverbrauch und erhöht den Komfort. Denn mit nur 3 % des Energiebedarfs sind die Verteil-, Anlauf- und Anlagenverluste bei dezentralen Systemen im Vergleich zu zentralen Systemen (40 %) sehr gering. Die Wunschtemperatur kann vom Nutzer direkt am Gerät, per Funkfernbedienung oder per App-Steuerung eingestellt werden.

An individuelle Anfor­derungen angepasst

Gesetzliche Vorgaben, aber auch das Umwelt- und Kostenbe­wusst­sein der Immobilieneigen­tümer führen zu immer hochwer­tigeren Konstruktionen und Ausstattun­gen, wie z. B. größeren Dämm­stoff­dicken, Wärmeschutzverglasungen oder effizienten Haustechnik-Komponenten.

Der daraus resultierende, geringere Wärmebedarf hat entsprechend zur Folge, dass die Anlagentechnik gerade bei Trennung von Hei­zung und Warmwasserversorgung deutlich kleiner und damit kostengünstiger ausgelegt werden kann. Für Wärmepumpen-Anlagen mit einer niedrigeren Vorlauftemperatur bis 35 °C bedeutet dies einen effizienten Betrieb des Heizsystems. Grundsätzlich gilt also: Die haustechnischen Anlagen müssen der Gebäudestruktur sowie den individuellen Anforderungen und Nutzungsgewohnheiten der Bewohner angepasst werden, auch unter Berücksichtigung familiärer Veränderungen.

Der Einsatz entscheidet

Bei der Planung der Warmwasserversorgung für das vorgestellte Einfamilienhaus achteten Bauherr und Planer speziell darauf, dass für jede Anwendung das effizienteste Gerät zum Einsatz kommt. Darum wurden abhängig von der Entnahmestelle verschiedene Durchlauferhitzer unterschiedlicher Bauart und Leistung gewählt. So sorgen in den Bädern vollelektronische Durchlauferhitzer vom Typ „DSX“ mit einer Leistungsaufnahme von 18 bis 27 kW für konstante Warmwassertemperaturen beim Duschen und Baden. Die Geräte, deren kompakte Bauweise den platzsparenden Einbau begünstigt, fanden u.a. in einem Regal innerhalb einer Wandnische ausreichend Platz. Das Multifunktionsdisplay sorgt für einen hohen Bedienkomfort durch den Nutzer.

Aufgrund der geringeren Zapf­dauer und -temperatur wurde im Gäste-WC ein Kleindurch­lauferhitzer vom Typ „MDX 4“ installiert. Im Waschtisch eingebaut und von außen nicht sichtbar garantiert das Gerät maximale Wirtschaftlichkeit und Funktion, auch aufgrund des sparsam justierten Durchflusses. Die Warmwasserleis­tung des „MDX 4“ liegt bei bis zu 2,5 l/min. Die Elektronik mit Durchflusserkennung und Temperatursensor regelt die Leistungsaufnahme, um die eingestellte Auslauftemperatur nicht zu überschreiten.

Unauffällig in den Küchen- bzw. Regalmöbeln installiert, sorgen Untertisch-Durchlauferhitzer vom Typ „CFX-U“ in der Küche bzw. dem Hauswirtschaftraum komfortabel und effizient für warmes Wasser. Ihre kompakte Bauweise begünstigte auch hier den platzsparenden Einbau. Über den außenliegenden 3/8“-Wasserschluss lässt sich das Gerät problemlos direkt an die Spültischarmatur anschließen. Nach der Wandmontage und dem Anschluss der vorhandenen Netzleitung waren die Geräte sofort einsatzbereit.

Die Untertisch-Durchlauferhitzer liefern, anders als die in Küchen häufig eingesetzten Kleinspeicher, unbegrenzt lange heißes Wasser. Über zwei Speichertasten lassen sich in der Küche übliche Nutzungstemperaturen von 35 °C zum Händewaschen und heiße 48 °C zum Spülen schnell und einfach abrufen. Jede andere Temperatur zwischen 20 und 60 °C ist jedoch ebenso einstellbar.

„Smart Home“-Steuerung

Eine Besonderheit in diesem Objekt ist die Einbindung der Warmwassergeräte in eine eigene zentrale Warmwassersteuerung. Da der Bauherr aus optischen Gründen die Durchlauferhitzer oft unauffällig in Möbeln oder hinter einer Vorwand installiert hat, war es naheliegend, die Steuerung der Geräte zentral zu verwalten. Ein kleiner Clage-Server übernimmt die Kommunikation und stellt über Funk und WLAN die Verbindung zwischen den Durchlauferhitzern und dem iPad her. Per iPad können die Nutzer dann bequem und intuitiv alle Durchlauferhitzer im Haus steuern. Mit einem virtuellen Drehrad kann jeder Nutzer gradgenau seine Wunschtemperatur einstellen sowie viele Zusatzfunktionen abrufen.

Neben dem Komfort steht selbstverständlich auch die Erfassung der Verbrauchswerte im Vordergrund. Ein kurzer Blick auf den Bildschirm genügt, um Nutzungsdauer, Wasser- und Energieverbrauch und natürlich die Kosten für den gewählten Zeitraum zu prüfen. Mit einem Fingertipp können die Daten auch per E-Mail versendet werden. So können die Nutzer ihr Verbrauchsverhalten anpassen, Kosten sparen und die Umwelt schonen.

Die im hier beschriebenen Wohngebäude verwendete „Smart Home“-Steuerung entspricht den Standards einer komfortablen Warmwasserversorgung und transparenten Verbrauchserfassung.

Das System ist besonders praktisch, denn mit dem iPad werden auch die Busfunktionen für das gesamte Haus geregelt. Darüber hinaus dient das iPad der Kommunikation und der Kameraüberwachung und stellt auch Musik zur Verfügung.

Fazit

Die nutzungsspezifische Auswahl und Installation der elektronischen Durchlauferhitzer im Einfamilienhaus zeigt, dass eine dezentrale Wassererwärmung ökologische und ökonomische Vorteile gegenüber einem zentralen System hat.

So sind die Speicher- und Leitungsverluste deutlich geringer als bei einer zentralen Warmwasserversorgung. Hinzu kommen eine Reduzierung des Wasserverbrauchs und der geringere Installationsaufwand. Auch die erhöhten Anforderungen an Hygiene und Komfort können durch die elektronischen Durchlauferhitzer vollends erfüllt werden.