Warmwasser-Wärmepumpe (Wärmepumpen-Boiler): Auch für kleine Räume

Beim Heizen sind Wärmepumpen bereits sehr verbreitet. Wird das Warmwasser zentral im Keller aufbereitet, wird es üblicherweise ebenfalls von der Wärmepumpe bereitgestellt.

Doch auch bei dezentraler Warmwasseraufbereitung kann unter Umständen eine Wärmepumpe eingesetzt werden. Denn Elektroboiler sind wahre Stromfresser.

In welchen Fällen können Wärmepumpenboiler auch dezentral eingesetzt werden? Darauf möchte ich in diesem Blogbeitrag eingehen.

Unterschied zwischen Monoblock- und Split-Wärmepumpe

Es gibt zwei Varianten von Wärmepumpen-Boilern, den Monoblock und die Split-Wärmepumpe.

Monoblock Wärmepumpen-Boiler

Aufbau: Beim Monoblock bilden die Wärmepumpe und der Boiler eine Einheit. Die Wärme wird der Umgebungsluft entzogen. Dies geschieht durch einen Wärmetauscher.

Funktionsweise: Die Luft im Raum, in dem der Boiler aufgestellt wird, wird durch einen Ventilator angezogen und durch den Wärmetauscher geführt. Weil das Kältemittel im Wärmetauscher sehr kalt ist, kühlt sich die durchgeführte Luft ab, und das Kältemittel wärmt sich auf.

Voraussetzungen für einen Monoblock: Der Aufstellungsort muss gross genug sein. Unser Modell erforderte einen Raum, der mindestens 25 Kubikmeter gross ist (mehr zu unserer Lösung weiter unten). Bei einer Raumhöhe von 2.2 Meter sind 11.36 Quadratmeter erforderlich. Zudem muss man sich bewusst sein, dass der WP-Boiler Geräusche verursacht. Der Raum sollte sich also durch eine luftdichte Tür von Wohnräumen abtrennen lassen.

Der Vorteil des Monoblocks ist, dass er die Wärme der Innenluft nutzen kann. Der Luftdurchsatz ist kleiner als bei der Ausseneinheit der Split-Lösung (vgl. weiter unten), die auch im Winter genügend Leistung haben muss, um das Wasser aufwärmen zu können.

Idealerweise wird ein Monoblock in einem Raum platziert, in dem andere Geräte stehen, die Wärme abgeben. Das ist beispielsweise der Gefrierschrank. Natürlich ist auch der Heizungsraum dafür sehr geeignet. Ebenfalls ein interessanter Aufstellungsort ist die Waschküche, weil ein Wärmepumpen-Boiler gleichzeitig die Luft entfeuchtet. Das passiert so: Die feuchte Luft, die vom Ventilator angezogen wird, kondensiert an den kalten Rohren, durch die das Kältemittel fliesst. Doch in diesem Beitrag sprechen wir ja von dezentralen Lösungen, weshalb es vermutlich weder Heizung noch Waschküche sein wird.

Wir haben seit knapp einem Jahr einen Monoblock von Domotec (NUOS III S 250). Dieser ist bei uns im Keller aufgestellt. In unserem Keller ist die Unterverteilung der Heizung angebracht (4 Reiheneinfamilienhäuser mit einer zentralen Heizung, aber dezentralen Boilern). Deshalb ist es auch im Winter immer angenehm warm in unserem Keller. Der Boiler arbeitet sehr effizient. Er braucht rund 500 kWh Strom im Jahr (3 Erwachsene und 4 Kinder), wobei zu sagen ist, dass unsere Kinder noch nicht so oft duschen (unter 13 Jahre alt).

Der Monoblock ist etwas lauter als die Inneneinheit der Splitausführung. Durch die Backsteinwände, die auf Schallisolation aufliegen, ist der Wärmepumpen-Boiler in den angrenzenden Räumen aber nicht zu hören.

Split-Wärmepumpen-Boiler

Aufbau: Bei dieser Variante gibt es zwei Einheiten. Die eine Einheit, der Wärmetauscher (mit Ventilator), wird aussen aufgestellt. Die Wärmepumpe (mit Verdichter) innen beim Boiler/Wassertank.

Funktionsweise: Zwischen den beiden Einheiten zirkuliert das Kältemittel. Das Kältemittel wird in kaltem Zustand zur Ausseneinheit geführt. Dort wärmt es sich auf, verdampft und kommt wärmer zurück in die Inneneinheit. In der Inneneinheit wird dann das Kältemittel verdichtet, wodurch es sich stark erwärmt. Die Wärme wird schliesslich mit einem zweiten Wärmetauscher im Tank ans Wasser abgegeben.

Voraussetzungen für den Einsatz: Um einen Split-Wärmepumpen-Boiler einsetzen zu können, muss eine Leitung vom Aufstellungsraum des Boilers zur Ausseneinheit verlegt werden. Diese Leitung sollte möglichst kurz sein. Je nach Hersteller gibt es jedoch Mindest- und Maximalwerte, die bei der Länge der Kältemittelleitungen einzuhalten sind.

Der Vorteil der Split-Lösung ist, dass die Inneneinheit leiser arbeitet als beim Monoblock. Am lautesten ist der Ventilator und dieser befindet sich bei der Split-Ausführung in der Ausseneinheit. Sollte der Aufstellraum zu klein sein oder ein Monoblock zu laut, empfehle ich, eine Split-Lösung zu prüfen.

Die Split-Ausführung war bei uns ebenfalls ein Thema für den Ersatz des Elektroboilers. Wir hätten die Ausseneinheit einen Stock unterhalb des Boilers in der Tiefgarage platziert. In der Tiefgarage ist es im Winter immer einige Grad wärmer, im Sommer aber auch einige Grad kälter. Der Vorteil der Split-Variante wäre für uns gewesen, dass wir denselben Standort hätten verwenden können wie für den alten Elektroboiler.

Wir haben uns schliesslich trotzdem für den Monoblock entschieden. Dieser musste aber im Keller platziert werden. Der alte Elektroboiler war im Schrank der Einliegerwohnung. Der Monoblock wäre zu laut gewesen für diesen Schrank. Deshalb mussten wir die Leitungen auf die andere Seite der Mauer führen, wo der Keller liegt. Das war aber keine grosse Sache.

Domotec NUOS III S 250

Wir haben uns schliesslich für eine Warmwasser-Wärmepumpe von Domotec entschieden. Im Gegensatz zum alten Elektroboiler hat der neue Boiler nur noch die Hälfte der Füllmenge (250 Liter statt 500 Liter).

Wie geht das? Ganz einfach. Im Gegensatz zum Elektroboiler kann der Wärmepumpen-Boiler viel flexibler auf den Verbrauch reagieren. Sobald die eingestellte Solltemperatur um einen bestimmten Wert unterschritten wird, beginnt die Wärmepumpe, das Wasser aufzuheizen.

Beim alten Elektroboiler war es so, dass dieser nur in der Nacht zum Niedertarif betrieben werden konnte. Er musste also warten, bis der Niedertarif und das vom Elektrizitätswerk vorgegebene Zeitfenster aufging, um das Wasser wieder aufzuheizen. Dies erforderte einen grösseren Speicher.

Wir schätzen, dass der alte Elektroboiler über 2’500 kWh Strom brauchte im Jahr, also rund die Hälfte des Stromverbrauchs unseres Haushalts. Dabei muss man wissen, dass der Boiler Warmwasser nicht nur für unsere Wohnung sondern auch noch für die Einliegerwohnung liefert (5 1/2- und 2 1/2-Wohnung).

Der neue Boiler von Domotec wird voraussichtlich weniger als 600 kWh Strom im Jahr brauchen (wurde erst im April 2025 installiert). Das sind rund 2’000 kWh oder 75 % weniger als beim Elektroboiler. Bei einem Strompreis von 25 Rappen entspricht dies einer Einsparung von 500 Franken.

Der hohe Wert dürfte auf die Abwärme der Heizungsverteilung zurückzuführen sein. Auch Domotec spricht von bis zu 75 % Einsparung beim Energieverbrauch durch einen Wärmepumpen-Boiler.

Einstellungen der NUOS III S 250

Wir haben eine kleine PV-Anlage mit zwei Modulen (Balkonkraftwerk). Diese Mini-PV-Anlage liefert maximal 600 Watt Leistung. Dies klingt nach wenig. Weil aber auch Wärmepumpen sehr effizient sind, brauchen auch diese sehr wenig Strom. Die NUOS III S 250 braucht gerade mal 700 bzw. 900 Watt Strom beim WP-Betrieb (kommen die Heizelemente zum Einsatz, steigt der Stromverbrauch natürlich). Fazit: Wenn die Sonne scheint, könnten die beiden PV-Module einen grossen Teil des Stromverbrauchs des WP-Boilers abdecken.

Die NUOS III S 250 kann mit einer PV-Anlage gekoppelt werden. Ich glaube, es ist das Programm P13 (SG Mode), bin mir aber nicht sicher. Bei uns kam dieses Programm ohnehin nicht in Frage, weil wir ja nur eine Plug & Play-Anlage haben, die nicht intelligent steuerbar ist.

Also wäre für uns nur das Zeitprogramm in Frage gekommen. Doch beim Zeitprogramm der Ariston-Steuerung des WP-Boilers fehlt ein Parameter. Zwar kann man das Zeitfenster definieren, in dem die Wärmepumpe das Wasser aufheizen kann, doch man kann nicht definieren, wann die Wärmepumpe stoppen soll. Anders gesagt: Wenn die Wärmepumpe kurz vor Ablauf des Zeitfensters startet, weil die Abweichung von der Solltemperatur zu gross geworden ist, stoppt diese zwangsläufig wieder, wenn das Zeitfenster endet. Man kann nicht einstellen, dass die Wärmepumpe – wenn mal eingeschaltet – weiterheizt, bis die Solltemperatur erreicht ist.

Deshalb haben wir uns dafür entschieden, der Wärmepumpe keine Zeitfenster vorzugeben. So können wir vermeiden, dass die Wärmepumpe kurz vor Ablauf eines Zeitfensters einschaltet und dann gleich wieder ausschaltet. Denn das sollte man vermeiden. Wärmepumpen funktionieren wie Motoren. Die haben es gerne, wenn sie lange auf gleichmässiger Last laufen können. Dies erhöht die Lebensdauer. Und das ist uns wichtiger, als den Eigenverbrauch der Mini-PV-Anlage zu erhöhen.

Um die Wärmepumpe weiter zu schonen, haben wir auch den Hysterese-Wert angepasst (Programm: P9 HYST HP). Mit dem Hysterese-Wert gibt man an, wie stark die Ist-Temperatur von der Soll-Temperatur abweichen darf, bevor die Wärmepumpe wieder aufheizt. Bei uns war dieser Wert standardmässig bei 8 Grad eingestellt. Wir haben ihn auf das Maximum von 12 Grad erhöht. Das führt dazu, dass die Wärmepumpe weniger häufig starten muss. Wenn sie läuft, dann läuft sie länger, was die Wärmepumpe schont.

Weiter haben wir die Maximaltemperatur, die die Wärmepumpe macht, auf 55 Grad begrenzt. Einmal im Monat geht der Boiler auf 65 Grad hoch (Legionellenschutz). Über 55 Grad kommen die Heizelemente zum Einsatz. Auch so können wir die Wärmepumpe schonen.

Verwendetes Kältemittel der NUOS III S 250

Die NUOS III S 250 arbeitet mit 1.3 Kg des Kältemittels R134a. Dieses Kältemittel hat einen GWP-Wert von 1430. Würde das Kältemittel „auslaufen“, würde dies dem Co2-Ausstoss eines Verbrenners über eine Strecke von 10’000 Kilometern entsprechen.

Ich hatte deshalb noch nach anderen WP-Boilern gesucht. Einen habe ich gefunden, den Hitachi Yutampo R32 270 Liter. Er arbeitet mit dem Kältemittel R32. Dieses hat einen tieferen GWP-Wert von 675. Persönlich hätte ich deshalb den WP-Boiler von Hitachi bevorzugt, doch ich habe gemerkt, dass einheimische Sanitär-Installateure lieber mit dem Schweizer Hersteller Domotec zusammenarbeiten.

GWP ist übrigens die Abkürzung für Global Warming Potential. Ein GWP-Wert von 1430 bedeutet, dass das eingesetzte Kältemittel einen um den Faktor 1430 höheren Treibhauseffekt hat als Co2. Bei Wärmepumpen, die aussen aufgestellt werden, wird deshalb zunehmend auf natürliche Kältemittel umgestellt, die nicht klimaschädlich sind (-> Propan: GWP Wert von 3). In Innenräumen ist man aktuell noch auf synthetische Kältemittel angewiesen. Grund: Propan ist hochentzündlich.