Wärmepumpen

Wie lange sollte eine Wärmepumpe brauchen, um einen Warmwasserspeicher nachzuheizen?

Kurzantwort

Bei 3 kW abgegebener Wärmetauscherleistung heizt eine Wärmepumpe einen vollständig kalten 200-Liter-Speicher von 10 °C auf 50 °C in rund 3 Stunden auf; bei 8 kW in etwa 70 Minuten. Energie in kWh = Liter × Temperaturhub × 1,16 ÷ 1000; teilen Sie durch die übertragenen kW, um die Stunden zu erhalten. Deutlich langsameres Nachheizen deutet fast immer auf einen zu kleinen Wärmetauscher im Speicher hin.

Titelgrafik: Wie lange sollte eine Wärmepumpe brauchen, um einen Warmwasserspeicher nachzuheizen?

Wie berechnet man die Aufheizzeit eines Speichers?

Mit einer einfachen physikalischen Formel. Das Erwärmen von Wasser braucht 1,16 Wattstunden pro Liter und Grad, die erforderliche Energie ist also: kWh = Liter × Temperaturhub (K) × 1,16 ÷ 1000. Teilen Sie diese Energie durch die Leistung, die die Wärmepumpe tatsächlich in den Speicher überträgt, und Sie haben die Aufheizzeit in Stunden. Ein 200-L-Speicher, der von 10 °C auf 50 °C erwärmt wird, braucht 200 × 40 × 1,16 ÷ 1000 = 9,3 kWh; eine Wärmepumpe, die 3 kW überträgt, schafft das in 9,3 ÷ 3 ≈ 3,1 Stunden. Dieselbe Formel funktioniert für jeden Speicher – auch für die Prüfung, ob Ihr Speicher für die Morgenroutine des Haushalts die richtige Größe hat.

Wie lang sind typische Aufheizzeiten für Speicher mit 200 L und 300 L?

Die Tabelle geht von einem vollständigen Aufheizen von 10 °C auf 50 °C (ein Temperaturhub von 40 K) aus und zeigt die tatsächlich über den Wärmetauscher gelieferte Leistung:

SpeicherErforderliche EnergieBei 3 kW Trinkwarmwasser-LeistungBei 8 kW Trinkwarmwasser-Leistung
200 L9,3 kWh~3 Std. 5 Min.~70 Min.
300 L13,9 kWh~4 Std. 40 Min.~105 Min.

Zwei praktische Hinweise. Erstens ist ein vollständiges Aufheizen um 40 K der ungünstigste Fall; nach einer normalen Duschentnahme ist nur das untere Drittel eines gut geschichteten Speichers kalt, sodass das alltägliche Nachheizen typischerweise 30–60 Minuten dauert. Zweitens ist die angegebene Wärmepumpenleistung nicht automatisch die gelieferte Leistung – ein Gerät mit nominell 8 kW kann auf 5–6 kW absinken, wenn sich der Speicher 50 °C nähert und die Verflüssigungstemperatur steigt.

Warum ist mein reales Aufheizen langsamer als die Berechnung?

Fast immer, weil der Wärmetauscher und nicht die Wärmepumpe der Engpass ist. Ein Wärmetauscher überträgt Wärme proportional zu seiner Fläche und zur Temperaturdifferenz zwischen Primärwasser und Speicherwasser; Wärmepumpen arbeiten mit 55–60 °C statt mit den 70–80 °C eines Kessels, diese Differenz ist also klein, und die Wärmetauscherfläche muss deutlich größer sein – etwa 0,2–0,3 m² je kW statt der 0,05–0,1 m², die bei Speichern aus der Kesselzeit üblich sind. Drückt man gegen Ende des Aufheizens 8 kW in einen Wärmetauscher von 1 m², kann er sie schlicht nicht aufnehmen: Die Wärmepumpe erhöht ihre Vorlauftemperatur, die Effizienz sinkt, und schließlich moduliert das Gerät herunter oder löst aus. Weitere Ursachen: Kalk, der den Wärmetauscher in Gebieten mit hartem Wasser überzieht, eine Vorlauftemperatur, die zu niedrig eingestellt ist, um das Aufheizen je zu beenden, und Luft oder eine träge Pumpe, die den Primärvolumenstrom einschränken. Genau das macht einen Speicher wärmepumpentauglich – oder eben nicht.

Warum dauert der letzte Teil des Aufheizens am längsten?

Weil die treibende Temperaturdifferenz zusammenbricht. Zu Beginn eines Aufheizvorgangs trifft der Primärkreis mit 55 °C auf Speicherwasser mit 15 °C, und die Wärme strömt über den Wärmetauscher; gegen Ende liegt der Speicher bei 48 °C, und derselbe Wärmetauscher überträgt nur einen Bruchteil der Leistung. Die Wärmepumpe arbeitet gleichzeitig an ihrem ineffizientesten Punkt – sie erzeugt ihre höchste Vorlauftemperatur –, weshalb der COP bei der Trinkwarmwasserbereitung messbar niedriger ist als bei der Raumheizung; dieser Unterschied wird von der Prüfnorm EN 16147 für die Warmwasserleistung von Wärmepumpen erfasst.

Worauf deutet dauerhaft langsames Aufheizen hin?

Arbeiten Sie die Liste nach Wahrscheinlichkeit ab: ein zu kleiner oder verkalkter Wärmetauscher (am häufigsten bei weiterverwendeten Speichern aus der Kesselzeit), eine gelieferte Leistung weit unter der Nennleistung, weil das Gerät zugleich die Raumheizung bedient, eine Einschränkung des Primärvolumenstroms oder schlicht eine Zieltemperatur, die die Wärmepumpe nicht effizient erreichen kann. Ein Aufheizen, das sich über Monate in einem Gebiet mit hartem Wasser allmählich verlangsamt hat, deutet auf Kalk hin; eines, das seit der Inbetriebnahme langsam ist, auf die Auslegung des Wärmetauschers. Und planen Sie das Aufheizen gezielt: Das Erwärmen von Trinkwarmwasser im wärmsten Teil des Nachmittags kann den COP für Trinkwarmwasser gegenüber einem Aufheizen um 5 Uhr morgens spürbar steigern, weil die Quellenluft wärmer ist und weniger Abtauunterbrechungen auftreten.

Häufig gestellte Fragen

Heizt eine größere Wärmepumpe das Warmwasser schneller auf?

Nur, wenn der Wärmetauscher im Speicher die zusätzliche Leistung übertragen kann. Die Aufheizgeschwindigkeit wird durch die Wärmetauscherfläche und die Temperaturdifferenz darüber begrenzt; eine 8-kW-Wärmepumpe an einem zu kleinen Wärmetauscher liefert kaum mehr als eine 5-kW-Wärmepumpe. Passen Sie die Wärmetauscherfläche an – etwa 0,2–0,3 m² je kW –, bevor Sie auf mehr Leistung setzen.

Ist ein Aufheizen von 4 Stunden zu lang?

Bei einem vollständigen Aufheizen von 300 L mit etwa 3 kW abgegebener Leistung sind rund 4,5 Stunden genau das, was die Physik vorhersagt, und normal. Bei einem 200-L-Speicher oder einem teilweisen Nachheizen nach einer Dusche sind 4 Stunden viel zu lang und deuten auf ein Problem mit Wärmetauscher, Verkalkung oder Volumenstrom hin.

Wie oft sollte der Speicher zur Legionellenbekämpfung 60 °C erreichen?

Die meisten europäischen Richtlinien verlangen, im gespeicherten Wasser regelmäßig 60 °C zu erreichen – üblicherweise über eine wöchentliche Legionellenschaltung, meist durch einen Heizstab abgeschlossen, weil die meisten Wärmepumpen 50–55 °C effizient erreichen. Befolgen Sie für das genaue Vorgehen die Gesundheits- und Sicherheitsvorgaben Ihres Landes.

Warum wechselt meine Wärmepumpe so oft zwischen Warmwasser und Heizen?

Die meisten Regelungen bevorzugen Trinkwarmwasser: Das Gerät unterbricht die Raumheizung, heizt den Speicher nach und kehrt dann zurück. Wechselt es zu häufig, vergrößern Sie die Warmwasser-Hysterese (Nachheizen bei niedrigerer Speichertemperatur starten), damit jedes Aufheizen ein längerer, effizienterer Lauf statt vieler kurzer Nachladungen ist.

Quellen & weiterführende Literatur

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Wärmepumpen-Entwicklung