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·gelöst· Berechnung Schichtspeichervolumen

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  •  Till70
17.8. - 18.8.2020
16 Antworten | 6 Autoren 16
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Hallo zusammen,

ich befinde mich im Bau eines Hauses mit drei Wohneinheiten. Eine der zahlreichen Aufgaben dabei ist es, das sinnvolle Volumen für den Warmwasserschichtspeicher auszurechnen. Habe den Eindruck, dass einige sich aus Sorge für zu große Speicher entschieden haben und es bereuen. Es soll natürlich nicht zu wenig sein, aber auch nicht zu viel Reserve beinhalten.

Irgendwie macht das weder der Heizungsbauer, noch der Energieberater, noch der Hersteller so richtig nach dem Bedarf. Wie komme ich nun zur bedarfsgerechten Dimensionierung?

Ich habe auch so Berechnungen, aber bin halt Laie.

Bedarf:

Der Bedarf muss vermutlich nach einer gewissen Spitzenlast pro Tag ausgerichtet werden.

Die maximale Bewohnerzahl ist 5 + 5 + 4.
Es sind 2 + 2 + 1 Bäder mit 5 Duschen, davon 3 in Badewannen. Die sollen maximal 10 Liter pro Minute spendieren. Ich rechne mit maximal 3 Duschen/Bäder gleichzeitig, also 30 Liter Warmwasser pro Minute und das höchstens mit kurzer Überschneidung. Manche MFH mit doppelt so vielen Bewohnern haben kaum höhere Spitzenlast.

Nach gewissen wissenschaftlichen Untersuchungen in großen Mehrfamilienhäusern liegen die Spitzenzeiten morgens und abends, d.h. der Verbrauch verteilt sich, was wiederum bedeutet zwischendurch kann der Speicher leer sein und wieder neu tanken, muss also nicht das gesamte Tagesvolumen auf einmal erbringen/speichern, kann also kleiner sein. Allerdings höchstens 50 % verkleinert werden, eher um ein Drittel, weil eher zwei Drittel abends kommen. 

Duschen pro Person im Schnitt ziemlich genau alle 2 bis 3 Tage. Baden alle 10 Tage (dann wohl statt duschen).

Außerdem ist der Verbrauch wohl sonntags 20 % höher als der Durchschnitt. Da haben die Leute wohl noch mehr Zeit als abends oder wollen frisch sein für die nächste Woche.

Technische Bedingungen:

Kaltwassertemp ist unbekannt, aber ich schätze/rechne stabil 10 Grad in Norddeutschland. Die oberen drei Bäder sind mit Duschrohr ausgerüstet, d.h. bringen WRG 70 % vom Duschen auf Kaltwasser. Das könnte dann vielleich 25 Grad erreichen bevor es in die FriWa kommt.

FriWa soll die Oventrop X-45 werden.

Es gibt zwei Wärmepumpen (Nibe s1155 + Abluft mit WRG auf Wasser). Letztere läuft immer und bringt ca. 2 kW, die s1155 wird vermutlich kaum benötigt. Ich schätze die Wärme ist ausreichend verfügbar.

Schichtspeicher soll wahrscheinlich der neue TWL mit Schichleitkrempe werden, weil der die 30 Liter pro Minute hoffentlich gut beruhigen kann. Und dann weniger Durchmischungsbereich benötigt.

Die Speichertemperatur soll wahrscheinlich auf 45 bis 47 Grad gehen.

Die X-45 hat kein Datenblatt exakt für diese Temperaturen, z.B. für Kaltwasser von 10 zu 42 Grad von 47 Grad, aber von 10 zu 45 Grad von 50 Grad. Demnach ist die Rücklauftemperatur in den Speicher bei höchstens 19 Grad und braucht für 30 Liter Warmwasser ca. 30 Liter Heizungswasser. Bei kleineren Zapfmengen z.B. 10 Liter ist die Rücklauftemperatur bei 13 Grad. Die Rücklauftemperatuten sind also ca. 3 bis 9 Grad über Kaltwasser.

Wenn die FriWa allerdings von den Duschrohren vorerwärmtes Wasser erhält, gibt es wieder kein Datenblatt, ich schätze allerdings auch wieder 3 bis 9 Grad über Frischwasser also über 25 Grad, d.h. 28 bis 34 Grad. Auf der einen Seite wird dadurch weniger Kapazität des Speichers ausgeschöpft, aber auch weniger für Warmwasser benötigt. Ich gehe davon aus, dass es sich ausgleicht, d.h. das benltigte Speichervolumen bleibt gleich. Stimmt das?

Dabei gehe ich von einem gut geschichteten Speicher aus, in der Hoffnung, dass ich das mit Hilfsmitteln gut hinbekomme. Wenn der Speicher allerdings nur geringe Reserven hat, muss er auch reativ weit durchgeladen werden und die Schichtung wird wohl weniger wichtig, Hauptsache der Speicher wird durch Rücklauf nicht viel vermischt.

(M)eine Rechnung gebe ich zunächst mal nicht an und hoffe auf hilfreiche Tipps, z.B. auch zu einer sinnvollen Speichertemperatur, denn wenn sie sinkt
wird der Heizwasserverbrauch der FriWa größer und damit auch das benötigte Speichervolumen und erhitzte Heizwasser.

Till

  •  taliesin
17.8.2020  (#1)

zitat..
Till70 schrieb: Wenn der Speicher allerdings nur geringe Reserven hat, muss er auch reativ weit durchgeladen werden und die Schichtung wird wohl weniger wichtig

Ich würde sogar soweit gehen, dass wenn du den Speicher minimal groß machst, die Schichtung nicht mehr existiert.

Grundsätzlich verstehe ich das sportliche Interesse, aber gerade im Sinne der Energieeffizenz ist doch ein größerer Puffer eher vorteilhaft (wenn er gut gedämmt ist). Die WPWP [Wärmepumpe] hat für die WW WW [Warmwasser]-Erzeugung einen niedrigeren COP, daher solltest du möglichst günstigen Strom dafür verwenden, von daher wäre eine Einlagerung der Wärme über den Tag aus meiner Sicht  sinnvoll.

Investitionskostenseitig spielt es auch keine Rolle ob du 200l, 300l oder 500l nimmst.
Aus meiner Sicht optimierst du das falsche Ende.

Jetzt schreib ich schon bei WPWP [Wärmepumpe]-threads 🤓

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  •  eggerhau
  •   Gold-Award
17.8.2020  (#2)
Hallo @till70
Du solltest schon noch en paar Angaben zu Deinem Haus machen.
- Was hat das Gebäude für energetische Qualität. Niedrigenergie oder den minimalen Normen folgend?
- Was machsst Du für ein Heiz-/Kühlsystem?
- Was verstehst Du genau unter "Warmwasserschichtspeicher"? Zeig ein Bild was Du genau meinst.
- Machst Du etwas in Richtung "Erneuerbare". Also Solarthermie und/oder Photovoltaik?
Nur damit Mann/Frau sich etwas darunter vorstellen kann.
Gruss HDE



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  •  Till70
17.8.2020  (#3)

zitat..
taliesin schrieb:
__________________

Ich würde sogar soweit gehen, dass wenn du den Speicher minimal groß machst, die Schichtung nicht mehr existiert.

Ja, so ähnlich sehe ich das auch, wobei er vielleicht nicht absolut minimal ist, sonst reicht es nicht immer und wenn er immer reicht, ist er oft zu groß/hat Reserven, ist dann also idealerweise noch geschichtet.


zitat..
taliesin schrieb:
__________________

Grundsätzlich verstehe ich das sportliche Interesse, aber gerade im Sinne der Energieeffizenz ist doch ein größerer Puffer eher vorteilhaft (wenn er gut gedämmt ist).

Also bei Solarthermie ist, glaube ich, der Gedanke meist, möglichst viel zu speichern und möglichst lange zu überbrücken (ist ja "kostenlos"). Und die Grenze sind ggf. nur die akzeptablen Kosten der Speicherung.

Bei der Wärmepumpe geht es darum, sie effizient zu dimensionieren z.B. auf 6 kW und das bedeutet, sie ist zu schwach, um nur eine Dusche mit Warmwasser zu versorgen (ca. 30 kW) oder gar drei Duschen. Deswegen ist der Speicher zunächst nur dazu da, genau den Bedarf vorzuspeichern und nicht auf Strommarktpreise zu wetten. Das ist zumindest nicht meine Absicht.

zitat..
taliesin schrieb:
__________________

Investitionskostenseitig spielt es auch keine Rolle ob du 200l, 300l oder 500l nimmst.
Aus meiner Sicht optimierst du das falsche Ende.

Natürlich sind mir die Kosten nicht egal, aber es geht nicht um Investitionskostenminimierung. Es geht um Energieeffizienz, denn ich denke, zu große Speicher sind ineffizienter. Insofern sehe ich es nicht als falsches Ende. Außerdem muss ich irgendeine Entscheidung treffen und selbst wenn ich nicht einen zu großen Speicger fürchte, müsste ich einen zu kleinen Speicher fürchten, weil ich auch keinen unendlichen Platz in der thermischen Hülle habe. Es muss also eine Größe festgelegt werden und das möglichst sinnvoll.


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  •  Till70
17.8.2020  (#4)

zitat..
eggerhau schrieb: Hallo @Till70
Du solltest schon noch en paar Angaben zu Deinem Haus machen.
- Was hat das Gebäude für energetische Qualität. Niedrigenergie oder den minimalen Normen folgend?
- Was machsst Du für ein Heiz-/Kühlsystem?
- Was verstehst Du genau unter "Warmwasserschichtspeicher"? Zeig ein Bild was Du genau meinst.
- Machst Du etwas in Richtung "Erneuerbare". Also Solarthermie und/oder Photovoltaik?
Nur damit Mann/Frau sich etwas darunter vorstellen kann.
Gruss HDE

Ja, gerne.

Haus soll KfW 40+ werden mit PV 10 kW und Batterie. 25 kWh pro Jahr und qm. 10 kW Bedarf nach Norm.

Heizsystem Wärmepumpe S1155 6 kW mit Erdsonde.

Schichtspeicher mit Heizwasser zur Erzeugung von Warmwasser mittels FriWa.

Keine Solarthermie, nur PV. PV aber nicht direkt "verheizen".

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  •  Terrasse
17.8.2020  (#5)
Hallo,

eventuell liege ich ja falsch. Aber ich würde nie eine großen Warmwasserspeicher planen (von dem Warmwasser entnommen wird), der irgendwie geheizt wird.

Wenn es möglich ist, dann einen relativ großen Speicher (genügend Wärmekapazität) und drinnen eine Rohrspirale, wo von unten nach oben, beim Durchströmen, das warme Wasser aufgeheizt wird. Wenn außen genügend warmes Wasser im Speicher ist, dann hat man immer und überall gut warmes Wasser in den Wohnungen - und nie Probleme mit Legionellen, vom Speicher.

LG T.

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  •  Till70
17.8.2020  (#6)
Noch eine Ergänzung:

es ist natürlich eine kontrollierte Lüftung erforderlich. Das soll ein zentrales Abluftsystem mit Wärmerückgewinnung sein mit dezentraler Zuluft. Die Wärmerückgewinnung mit einer weiteren kleineren Wärmepumpe von Abluft auf Warmwasser bzw. Heizwasser also in den Speicher, die ca. 2 kW liefert und zwar rund um die Uhr. Kann man auch kaum abschalten, z.B. wegen hoher Stromkosten. Das reicht vermutlich für das gesamte Warmwasser, aber zur Not kann auch die große Wärmepumpe den Speicher aufladen.

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  •  Till70
17.8.2020  (#7)

zitat..
Terrasse schrieb: Hallo,

eventuell liege ich ja falsch. Aber ich würde nie eine großen Warmwasserspeicher planen (von dem Warmwasser entnommen wird), der irgendwie geheizt wird.

Wenn es möglich ist, dann einen relativ großen Speicher (genügend Wärmekapazität) und drinnen eine Rohrspirale, wo von unten nach oben, beim Durchströmen, das warme Wasser aufgeheizt wird. Wenn außen genügend warmes Wasser im Speicher ist, dann hat man immer und überall gut warmes Wasser in den Wohnungen - und nie Probleme mit Legionellen, vom Speicher.

LG T.

Soll kein Warmwasser speichern. Sondern Warmwasser mit Frischwasserstation Oventrop X-45 erzeugen und nur Heizwasser speichern.

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  •  taliesin
17.8.2020  (#8)

zitat..
Till70 schrieb: Es geht um Energieeffizienz, denn ich denke, zu große Speicher sind ineffizienter. Insofern sehe ich es nicht als falsches Ende.

Speicher sind nur so ineffizient wie sie Verluste produzieren, daher ist eine gute Dämmung nötig. Ein 500l Speicher mit 15cm Dämmung im Keller (Umgebung=15°C, Speicher=50°C) produziert am Tag (24h * 0.2W/m²K * 7m² * 35K) 1,2kWh Verluste, mit einem COP von 3 (pessimistisch) sind dafür 0.4kWh Strom nötig, das sind 8ct/d.
Der gleiche Speicher mit 300l, die Oberfläche ist um ca. Faktor 1.5 kleiner, kostet 5ct/d, wir ersparen uns daher 3ct/d.

Gleichzeitig sind 0.5m³ * (50°-10°=40K) * 1.16kWh/m³K = 23.2kWh mit COP = 3 .. knapp 8kWh Strom am Tag für WW WW [Warmwasser], d.h. wenn du die kWh (in der richtigen Zeit) für 0.4ct günstiger bekommst, sind die zusätzlichen Speicherverluste kompensiert (und dem Netz geholfen).

Dazu kommt, dass wir diese Diskussion um ca. 10€/Jahr führen und jede noch so kleine Ineffizient im System deutlich mehr kostet.

zitat..
Till70 schrieb: Deswegen ist der Speicher zunächst nur dazu da, genau den Bedarf vorzuspeichern und nicht auf Strommarktpreise zu wetten.

Das ist keine Wette (bei der verliert immer einer), sondern Lastausgleich (Anbieter und Konsument gewinnen), der in den Stromnetzen der Zukunft immer wichtiger wird.

Mit der PV wird das Ganze noch sinnloser, weil du dann Eigenstrom benutzen und den Tagesbedarf puffern kannst.

Nebenbei, deine Frage kann man zufriedenstellend nur mit einem Simulationsprogramm beantworten. Schätzungen bei dieser 'grenzwertigen' Auslegung sind problematisch, weil wenn wir uns um nur 30% verschätzen, sind wir spitze, aber es geht trotzdem nicht gescheit.

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  •  berhan
  •   Gold-Award
17.8.2020  (#9)

zitat..
Till70 schrieb: Natürlich sind mir die Kosten nicht egal, aber es geht nicht um Investitionskostenminimierung. Es geht um Energieeffizienz, denn ich denke, zu große Speicher sind ineffizienter.

Ausschlaggebend ist eher die Dämmung als das Volumen bei einem Pufferspeicher. Die Oberfläche des Speichers steigt ja nicht linear mit dem Volumen. Bei Vervierfachung des Volumen bei einem würfelförmigen Puffer würden die Stillstandsverluste nur um den Faktor 2,51 steigen. Würde daher fürs WW WW [Warmwasser] eher einen großen Puffer empfehlen, diesen zusätzlich dämmen, den Thermosiphon nicht vergessen und so wie taliesin schreibt, bei günstigem Strompreis aufladen.

Edit: @­taliesin warst schneller 😉

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  •  taliesin
17.8.2020  (#10)
Ja, ich wildere eh in fremden Revieren emoji

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  •  Till70
17.8.2020  (#11)
O.k., Ihr argumentiert finanziell, obwohl es mir darum nicht so sehr ging, aber auch energetisch geht es demnach wohl umgerechnet um ca. 200 kWh pro Jahr zwischen 500 Liter und 1000 Liter, was nach meiner Einschätzung der Spielraum ist. Insofern habt Ihr Recht, dass man ggf. seine persönliche Zeit/Energie auf bessere Optimierungsziele stürzen sollte. 

Nur weil ich eine PV plane, ist es bzgl. des Strombezugs allerdings nicht so, wie Ihr meint, denn die PV erzeugt grob 10.000 kWh pro Jahr, die werden in Summe mehr als verbraucht für Heizung, Lüftung und Bewohnern: aber abgesehen davon: die Lüftung, die das Warmwasser durch Wärmerückgewinnung produziert, muss beständig laufen, kann also kaum ausgeschaltet werden und auch nicht auf Vorrat voraus lüften und richtet sich also herzlich wenig nach der PV-Verfügbarkeit und wird ggf. teuren Strom aus dem Netz ziehen.

Trotzdem sollte ich schauen, ob es nicht wichtigere Optimierungen gibt. Vielen Dank!

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  •  taliesin
17.8.2020  (#12)

zitat..
Till70 schrieb: denn die PV erzeugt grob 10.000 kWh pro Jahr, die werden in Summe mehr als verbraucht für Heizung, Lüftung und Bewohnern

'In Summe' muss aber nicht heißen, dass nicht zeitlich immer wieder Überschüsse anfallen, die eben dann relativ zielgerichtet in WW WW [Warmwasser] verwandelt werden können. Der Modulationsbereich der WPWP [Wärmepumpe] ließe da eine fließende Produktion wohl grundsätzlich zu.
Ob das wirklich umsetzbar ist, kann ich dir aber nicht sagen, das sollen wirklich die WPWP [Wärmepumpe]-Jungs+Mädels ihren Senf dazu abgeben.

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  •  Pedaaa
  •   Gold-Award
18.8.2020  (#13)
Wozu eine Abluftwärmepumpe? Die zieht dir im Sommer warme Luft ins Haus und im Winter kalte. 
Außerdem hast du ja eh schon eine super Wärmepumpe im Haus stehen mit der man perfekt WW WW [Warmwasser] bereiten kann. (sicher besser als mit der Abluft-WPWP [Wärmepumpe]) Wozu also noch eine 2. WPWP [Wärmepumpe] ?!
Mit PV und wenn Platz vorhanden ist, macht wohl ein etwas größerer, perfekt gedämmter Speicher am meisten Sinn.
Geht sicher am ehesten mit Selbstbau-Dämmung.

Und ja, wieso keine "echte" zentrale Lüftung?

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  •  Till70
18.8.2020  (#14)
Ich mag KW-Lüftungen aus vielen Gründen eh nicht, ist aber Vorschrift wie auch die WRG aus der Luft und Rechtsprechung und schon gar nicht Zuluftleitungen. Die dezentralen Zuluftleitungen durch Fensterfalz kann man wenigstens einfach kontrollieren und pflegen und sparen 10k€.

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  •  Terrasse
18.8.2020  (#15)
Wenn etwas "Vorschrift" ist, dann muss man das halt installieren - ob man es dann verwendet, oder irgendwie still legt, steht nicht in der Vorschrift - oder??

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  •  taliesin
18.8.2020  (#16)

zitat..
Till70 schrieb: Ich mag KW-Lüftungen aus vielen Gründen eh nicht

Ich glaube das sind einige dabei, die man ausräumen könnte.

Oft ist nur die schlechte Implementierung einer an sich guten Sache schuld am Versagen: Demokratie, Schule, Beziehungen ... emoji

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