Trinkwassererwärmung in Mehrfamilienhäusern

4. August 2026

Energetische Bewertung verschiedener Systeme zur Trinkwassererwärmung in Mehrfamilienhäusern. Ausgewählte Ergebnisse umfangreicher Gebäudesimulationen

Mit steigender Gebäudeeffizienz gewinnt die Trinkwassererwärmung (TWE) an Bedeutung – ihr Anteil am Gesamtwärmebedarf erreicht in Mehrfamilienhäusern bis zu 55 %. Umfangreiche Gebäudesimulationen im Forschungsprojekt „Trans2NT-TWW“ zeigen, wie die Wahl des TWE-Systems die Energieeffizienz, den Endenergiebedarf und die Integration erneuerbarer Wärmequellen beeinflusst. Die Analyse umfangreicher Ergebnisse liefern konkrete Handlungsempfehlungen für TGA-Planer und planende Fachhandwerker.

Während der Raumwärmebedarf durch Dämmmaßnahmen und moderne Heizsysteme zwischen 2000 und 2020 um rund 16 % gesunken ist, stieg der Pro-Kopf-Energiebedarf für die Trinkwassererwärmung (TWE) im gleichen Zeitraum um 35 % auf etwa 1280 kWh pro Jahr und Person an [1]. Die Folge ist, dass der absolute Anteil, der für die TWE aufgewendeten Endenergie zunimmt und, bedingt durch höhere Dämmstandards, auch ihre relative Bedeutung am Gesamtwärmebedarf deutlich wächst. In Bestandsgebäuden liegt dieser Anteil bei etwa 10 bis 25 %, während er im Mehrfamilienhausneubau bis zu 55 % erreichen kann. Im Einfamilienhaus fällt er mit maximal 30 % geringer aus, da auf eine Zirkulationsleitung verzichtet werden kann und das Verteilnetz vergleichsweise klein ist [2].

Darüber hinaus wurde das Trinkwarmwassersystem (TWW) bei energetischen Sanierungen bislang gegenüber der Gebäudehülle vernachlässigt. Erschwerend kommt hinzu, dass die aus hygienischen Gründen erforderlichen hohen Systemtemperaturen die Einbindung niedertemperaturfähiger Wärmequellen wie Wärmepumpen, Solarthermie oder Niedertemperatur-Fernwärme erheblich erschweren.

Dieser Beitrag bewertet auf Basis umfangreicher Gebäudesimulationen quantitativ, wie die TWE-Systemwahl Energieeffizienz, Endenergiebedarf und die Integration erneuerbarer Energien beeinflusst. Die Einhaltung der hygienischen Anforderungen wird in den Simulationen als konstante Randbedingung vorausgesetzt, während die energetische Performance die zentrale Zielgröße dieser Untersuchung bildet.

An dieser Stelle ein Hinweis der Redaktion: Über die mikrobiologischen Auswirkungen unterschiedlicher TWW-Systeme bei unterschiedlichen WW-Temperaturen berichten wir in einem separaten Fachbeitrag in einer der kommenden IKZ-Ausgabe.

Methodik und Umfang der Simulationen

Die hier wiedergegebenen Ergebnisse stammen aus dem vom BMWE geförderten Forschungsprojekt „Trans2NT-TWW“ (FKZ 03EN1027). Als Simulationsumgebung diente „TRNSYS 18“, mit der dynamische Gebäude- und Anlagensimulationen über ein vollständiges Jahr durchgeführt wurden. Im Fokus dieses Beitrags steht ein Mehrfamilienhaus mit acht Wohneinheiten, 520 m² beheizter Wohnfläche und 16 Bewohnern. Dabei wurden hochaufgelöste, stochastische Trinkwasserzapfprofile in der Auflösung von 3 min verwendet. Die Zapfprofile wurden anhand von Feldmessungen validiert [3]. Als Klimadatensatz diente das Testreferenzjahr für die Jahre 1995-2012 am Standort Potsdam.

Fünf Gebäudeenergiestandards wurden modelliert (vgl. Tabelle 1): vom unsanierten Bestand (Raumheizungstemperaturen 65/50 °C) über drei Sanierungsstufen bis zum Neubau (35/25 °C). Diese Gebäudestandards wurden mit fünf TWE-Systemarchitekturen kombiniert: dem zentralen TWW-Speicher als Referenz, dem zentralen Durchflusssystem mit Frischwasserstation, dezentralen Wohnungsstationen mit und ohne elektrische Nachheizung sowie rein dezentralen elektrischen Durchlauferhitzern (siehe Bild 1).
Als Wärmeerzeuger werden in diesem Beitrag Fernwärme und Luft-Wasser-Wärmepumpen betrachtet, da beide als zen­trale Pfeiler einer dekarbonisierten Gebäudewärmeversorgung gelten.

Dezentralisierung und Zirkulationsvermeidung: Schlüssel zur Systemeffizienz

Die Systemeffizienz wird definiert als das Verhältnis der durch die Zapfstellen entnommenen Energie zur gesamten Energie, die zu Beginn in das TWW-System eingegangen ist. Hier zeigen die Simulationen ein klares Bild (Bild 2). Dezentrale Systeme sind im MFH um 20 bis 35 Prozentpunkte effizienter als zentrale. Der zentrale TWW-Speicher schneidet dabei am schlechtesten ab, da Speicher-, Verteil- und Zirkulationsverluste zusammenwirken. Maximale Effizienzen von bis zu 97 % erreichen ausschließlich Systeme ohne jegliche Zirkulation: dezentrale elektrische Durchlauferhitzer oder dezentrale Wohnungsstationen mit elektrischer Nachheizung.

In gut gedämmten Gebäuden zeigt sich allerdings ein paradoxer Effekt: Zur Warmhaltung der Steigleitung vor dezentralen Wohnungsstationen ist ein kleiner Zirkulationsdurchfluss im Heizungssystem notwendig (thermischer Stützumlauf). Dieser wird bei niedrigem Raumwärmebedarf zum dominierenden Verlustfaktor und kann den Effizienzvorteil der Dezentralisierung verringern.

Der Schlüssel zu maximaler Systemeffizienz im MFH liegt damit in der Kombination zweier Hebel: Dezentralisierung der Trinkwassererwärmung und vollständige Vermeidung von Zirkulation. Unabhängig davon, ob eine Zirkulation im TWW- oder im Heizungssystem aktiv ist, erhöht jede Form der Warmhaltung die Energieverluste im TWE-System.

Fernwärme: Niedrige Systemtemperaturen eröffnen Potenziale für Erneuerbare

Bei der Fernwärme zeigt sich ein klarer Zusammenhang zwischen TWE-Systemwahl, Endenergiebedarf und Temperaturniveau (Bild 3). Eine Senkung der TWW-Temperatur reduziert Zirkulations-, Verteil- und Speicherverluste und damit den Endenergiebedarf. Der Wechsel vom zentralen Speicher zum zentralen Durchflusssystem bringt rund 2 bis 3 % Einsparung. Noch größere Hebel entstehen durch die Dezentralisierung, die die Zirkulation verringert oder vollständig eliminiert. Das Optimum bilden dezentrale Wohnungsstationen mit elektrischer Nachheizung oder dezentrale elektrische Durchlauferhitzer, mit 4 bis 17 % Einsparung gegenüber der Referenz.

Besonders aufschlussreich ist der Blick auf die primären Vor- und Rücklauftemperaturen der Fernwärme. In Bestandsgebäuden dominiert die Raumheizung das Temperaturniveau, sodass die TWE-Systemwahl kaum einen Einfluss hat. Ab dem Sanierungsstandard „Saniert 3“ (mit 50/40 °C) und insbesondere im Neubau wirkt sich die Systemwahl jedoch stark aus. Im Neubau reicht die Bandbreite der erforderlichen Vorlauftemperatur je nach TWE-System von 40 bis 67 °C. Die niedrigste primäre Rücklauftemperatur von rund 30 °C wird ausschließlich mit Systemen ohne Zirkulation bzw. Warmhaltung erreicht, also bei dezentralen elektrischen Durchlauferhitzern oder Wohnungsstationen mit elektrischer Nachheizung. Jede Form von Zirkulation, TWW-Zirkulation in zentralen Systemen ebenso wie Heizungszirkulation vor dezentralen Wohnungsstationen, erhöht den Rücklauf spürbar.

Dieses niedrige Temperaturniveau eröffnet ein transformatives Potenzial: LowEx-Fernwärmenetze mit Geothermie, Solarthermie und Großwärmepumpen lassen sich deutlich effizienter einbinden, Netzverluste sinken und der Anteil erneuerbarer Energien steigt.

Wärmepumpe: Absenkung und Entkopplung sind elementar

Bei Luft-Wasser-Wärmepumpen wird die Vorlauftemperatur zum dominierenden Faktor für den Endenergiebedarf. Anders als bei der Fernwärme gilt hier: Ein einfacher Pufferspeicher zwingt die Wärmepumpe stets auf die höchste Temperaturanforderung des Gebäudes, und damit auf das Niveau der Trinkwassererwärmung, im Fall einer effizienten Raumheizung mit niedrigeren Temperaturen. Die konsequente Entkopplung von Raumheizungs- und TWE-Vorlauftemperatur ist essenziell für den effizienten Betrieb einer Wärmepumpe, entweder durch einen Zweizonen-Schichtspeicher oder durch die parallele hydraulische Einbindung von TWW- und Pufferspeicher. Dies wird umso wichtiger, je höher der Unterschied zwischen den benötigten Vorlauftemperaturen ist.

Die Simulationen zeigen ein klares Optimum: Das zentrale Durchflusssystem mit 53 °C TWW-Temperatur in Kombination mit einem Zweizonen-Schichtspeicher erzielt in allen Gebäudestandards den niedrigsten Endenergiebedarf, mit Einsparungen von 16 bis 35 % gegenüber der Referenz (Bild 4).

Bei den dezentralen Varianten zeigen sich in MFH dagegen deutliche Grenzen. Dezentrale elektrische Durchlauferhitzer sind in Kombination mit Wärmepumpen zu vermeiden. Aufgrund des direkten Stromeinsatzes (COP = 1) steigt der Endenergiebedarf spürbar. Dezentrale Wohnungsstationen mit einfachem Pufferspeicher bringen in sanierten Gebäuden moderate Vorteile (-6 bis -16 %), im Neubau sogar einen Nachteil von rund 3 %, da die Wärmepumpe auf die höchste Temperatur gezwungen wird. Dezentrale Wohnungsstationen mit Zweizonen-Schichtspeicher erfordern ein 4-Leiter-Netz, dessen zusätzliche Zirkulations- und Aufheizverluste den Einspareffekt gegenüber dem einfachen 2-Leiter-Netz deutlich reduzieren. Ein 3- oder 4-Leiter-Netz ist immer dann erforderlich, wenn zwei getrennte Vorlauftemperaturen an RH und TWE geliefert werden.

Auch bei der Wärmepumpe bleibt die Zirkulation ein kritischer Faktor. Primär entscheidet jedoch die konsequente Entkopplung der Vorlauftemperaturen über die Effizienz.

Fazit und Handlungsempfehlungen

Die Simulationen für das betrachtete MFH zeigen: Ab einem TWW-Anteil von rund 25 % am Gesamtwärmebedarf oder einem Raumwärmebedarf unter etwa 70 kWh/(m² · a) wird die TWE-Systemwahl zum entscheidenden Hebel, um den Endenergiebedarf zu senken. Die absoluten Einsparpotenziale bleiben über alle Gebäudestandards vergleichbar, ihre relative Bedeutung wächst mit besserer Dämmung jedoch deutlich.

Die Systemwahl fällt je nach Wärmeerzeuger unterschiedlich aus: Bei Fernwärme sind dezentrale Wohnungsstationen mit elektrischer Nachheizung optimal, bei Wärmepumpen das zentrale Durchflusssystem mit 53 °C Warmwassertemperatur und Zweizonen-Schichtspeicher. Entscheidend für die Integration erneuerbarer Wärmequellen bleiben in beiden Fällen die Vor- und Rücklauftemperaturen, mit transformativem Potenzial für Niedertemperatur-Fernwärme.
Die Kernbotschaft für die Praxis: Die Trinkwassererwärmung muss bei jeder Sanierung gleichrangig zur Gebäudehülle und Raumheizung betrachtet werden. Nur so lassen sich bestehende Effizienzpotenziale heben und die Wärmewende im Bestand realisieren. Darüber hinaus sollten Speicher-, Verteil- und Warmhalteverluste auf ein Minimum gesenkt werden, indem Zirkulation eliminiert wird und Durchflusssysteme eingesetzt werden.

Autoren:
Christopher Graf, Senior Business Developer Wärmepumpensysteme und stv. Gruppenleitung Thermischer Anlagen- und Systembetrieb
Dr.-Ing. Anna Cadenbach, Abteilungsleitung Thermische Energiesystemtechnik, beide Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE
www.iee.fraunhofer.de

Literatur:
[1] Statistisches Bundesamt (Destatis). Umweltökonomische Gesamtrechnungen. 2022.
[2] Graf C, Cadenbach A. Domestic hot water in existing residential buildings: Comparative simulation study of efficiency and hygiene challenges. Energy 2025;337:138528.
https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.138528.
[3] Graf C, Pärisch P, Marszal-Pomianowska A, Frandsen M, Bendinger B, Cadenbach A. Domestic hot water systems in well-
insulated residential buildings:
A comparative simulation study on ­efficiency and hygiene challenges. Energy 2024;313:133587. https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.133587.