Wärmepumpe aber wie (Puffer, Einzelraum, Tibber, Inverter, Kühlen)

[Fidelis]

Die Berechnungen zur AIT FriWa Midi kann ich auch nicht ganz nachvollziehen. Wobei... es sind ja keine echten Berechnungen in dem verlinkten PDF, sondern eher Erfahrungswerte, die in eine Tabelle gegossen wurden. Ich versuche es mal von der physikalischen Seite her durchzugehen.

Für Wasser nehme ich die spezifische Wärmekapazität als konstant 4,2 kJ / (kg*K) und die Dichte als 1 kg / l [Liter] an. Da beim Thema Strom gerne mit kWh statt kJ gerechnet wird, wären das dann 4,2 / 3.600 kWh / (l*K).

Für das frisch ins Haus strömende Wasser nehme ich 15 °C an, was im Jahresmittel vielleicht etwas optimistisch ist, aber in der Größenordnung passen sollte. Wenn ich Warmwasser mit 40 °C haben möchte, ist eine Temperaturdifferenz von 25 °C = 25 K zu überwinden. Also benötigt das warme Brauchwasser:

4,2 / 3.600 kWh / (l*K) * 25 K = 0,03 kWh / l

tiz möchte 100 l warmes Wasser verbrauchen, also benötigt der Speicher eine Kapazität von mindestens

0,03 kWh / l * 100 l = 3 kWh.

Für den Wärmetauscher nehme ich mal 5 K als sinnvolle minimale Temperaturdifferenz zwischen Speicher und Brauchwasser an. Also sollte der Speicher nicht kühler als 45 °C bei der Entnahme werden. Wenn der Speicher auf 50 °C aufgewärmt wird, habe ich dort eine nutzbare Differenz von 5 °C bzw. 5 K. Mit der oben berechneten Wärmekapazität kommt man auf ein minimales Speichervolumen von

3 kWh / (4,2 / 3.600 kWh/(l*K) * 5 K) = 514 l.

So weit nachvollziehbar oder hatte ich irgendwo einen Knoten im Kopf? Ansonsten kann man jetzt einfach andere Werte einsetzen und gucken was rauskommt.

Der Schritt das Nachladen des Speichers zu berechnen sollte dann sehr einfach sein. Hier sollen dem Speicher 3 kWh entnommen werden. Wenn der Speicher mit 7 kW aufgeladen wird, dauert das 3 / 7 h, also 26 Minuten.

[jcd]

Ja, so schaut’s aus. Man kommt relativ schnell auf große Volumina.
Beim Schichtspeicher kommt es dann drauf an wie der geschichtet und geladen wird. Bei unserem ist es so, dass der ein simples Trennblech in der Mitte hat, aber keine vollständige Trennung macht. Die Temperatur wird etwa in der Mitte gemessen. Durch die Wahl von Ziel-Temperatur und Ladetemperatur kann man die Schichtung steuern. Ich hab das bei uns mit 1K Differenz eingestellt. Sprich: der 800L Speicher ist nach dem Laden zur Hälfte mit min. 46°C heißem Wasser gefüllt. Der untere Teil ist kühler und sogesehen fürs Duschen „unbrauchbar“.
Der Vorteil der Schichtung ist, dass die (unvermeidbaren) Wärmeverluste den Vorrat nicht gleichmäßig abkühlen, oben bleibt es heißer. Das ist aber auch bei einem „normalen“ Speicher so. In der Hinsicht hat der Schichtspeicher nur den Vorteil, dass da ein paar Bleche drin sind, die beim Füllen/Entnehmen die Strömung sonnenkrem, dass die Schichtung erhalten bleibt.

Bei der Planung auch ruhig an geänderte Lebensumstände (Job, Kinder, Gäste) denken. Wenn der Speicher in der beheizten Hülle steht, relativieren sich auch die Verluste.

[mom]

Ich glaub da sind wir etwas an einander Vorbei gerannt. Bei Schichtspeichern denke ich immer an sowas.

Ein paar Begrifflichkeiten passen noch nicht ganz
Das erste ist eine externe Frischwasserstation, mit Plattenwärmetauscher. Recht effizient, lässt niedrigere Speichertemperaturen zu.

Für die Friwa meine ich einen Pufferspeicher (Rein für Warmwasser) mit innen liegenden großen Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung im Durchlauferhitzerprinzip.

Das ist allerdings ein Hygienespeicher. Etwas weniger effizient wenn es nur ein Wellrohr ist.
Baue ich mir zwar gerade selber in den Keller, würde ich aber in der geplanten Konstellation nicht nehmen.

da gibts doch bestimmt irgend nen Fallstrick, den ich jetzt wieder nicht sehe. sowas wie nur der halbe Speicher hat die 45 Grad, die andere Hälfte nur 30 wegen Schichtung,...

Problem sind die Grenzen der Schichtung. Die bleibt nicht perfekt sondern wird bei Entnahme zu einem gewissen Grad ge-/zerstört, ebenso beim Nachladen.
Wenn du oben 45 Grad rausnimmst und unten 10 Grad reinsteckst, wirst du eben keine 200l mit 45 Grad und dann plötzlich 10 Grad bekommen, sondern schon weit vorher irgendwann nur noch 30 Grad - und dann wird es unter der Dusche schon kalt.

Mal was anderes: Bekommst du keine PV? Würdest du da nicht gerne auch noch etwas Überschuss in Warmwasser verwandeln können?
Da ist mehr Wasser bei gleicher Temperatur vorteilhafter als weniger Wasser bei höherer Temperatur.
Bei Warmwasser und Heizung musst du dir immer die Extrema ansehen und dir dann aussuchen, wo du sinnvoll dazwischen landen willst und wo du Abstriche in Kauf nimmst.
(Also nicht ganz so wie der Heizungsbauer, der das Maximum plus Angstzuschlag nimmt weil ihm Effizienz und spätere Betriebskosten egal sind)

[tiz]

Danke euch fürs Feedback.

@mom
ja pv ist geplant aber ehrlich gesagt, seh ich den größeren Benefit darin den strom zu speichern statt dem warmwasser, den kann ich universeller verbrauchen

wenn ich das richtig verstehe, tuts mir ein üblicher Brauchwasserspeicher mit 200l voll? Für den worst case, dass doch beide mal nacheinander duschen und 7statt 5min, dann lieber nen DLE in Reihe mit dem Brauchwasser?

@jcd
ja das mit anderen Imständen ist immer so ne Sache, wenn es jetzt wirklich ein reiner 200l brauchwasserspeicher wird, dann kann man ja zur not bei zuwachs immer noch nen zweiten oder größeren kaufen, statt jetzt pauschal auf unbestimmte zeit die energie zu verbraten?

@fidelis
danke dir für die Berechnung, das deckt sich ja mit dem, wie ich es verstanden hatte und macht den brauchwasserspeicher tatsächlich am effizientesten, selbst bei 60 grad ist er unwesentlich teurer im Unterhalt (ca. 50kW/a)

danke euch und Grüße

[mom]

ehrlich gesagt, seh ich den größeren Benefit darin den strom zu speichern statt dem warmwasser

Ist deine PV so klein dass der Speicher im Sommer nicht voll wird?

wenn ich das richtig verstehe, tuts mir ein üblicher Brauchwasserspeicher mit 200l voll?

Das hast du falsch verstanden. Du solltest eher in Richtung 500l denken. 200 werden in der Praxis vermutlich nur unzureichend funktionieren.
Je niedriger die Temperatur die du lädst, desto besser. Also keine 60 Grad sondern 45 oder 50.
Du möchtest idealerweise nur einmal am Tag WW laden, nicht jedes Mal wenn jemand sich die Hände gewaschen hat.

[trollvottel]

Das hast du falsch verstanden. Du solltest eher in Richtung 500l denken. 200 werden in der Praxis vermutlich nur unzureichend funktionieren.

Einspruch, Euer Ehren! Unserer hat 235l und ist im EFH mit 4 Personen vollkommen ausreichend; Mit Vorab-Warmwasseranforderung per Taster auch für ein Vollbad im Winter wenn man wärmepumpentaugliche Speichersolltemperaturen fährt (42°C, 50°C via SGReady Mode3, 65°C via SGReady Mode4).

Je größer der Speicher, umso höher die Gefahr für Legionellenbildung und damit sind höhere Solltemperaturen ein Muss was wiederum auf die Energieefizienz geht. Und irgendwann ziehen die Kinder aus und dann hast nen überdimensionierten Speichertrumm im Keller, der vor sich hin gammelt.

Wenn man eine Warmwasser-Zirkulationsleitung hat, kann man die bei PV-Überschuss auch anwerfen um so noch eine etwas bessere Durchmischung im Speicher zu erreichen.

[tiz]

mom
Die pv bekommt den Speicher im sommer bestimmt voll (9kWp und 7,2kW Speicher) aber im winter muss ich dann das größere Wasservolumen voll machen und hab abwärme, wenn Ichs nicht abnehme. Bei 500l kann ich auch keinen brauchwasserspeicher mehr nehmen (sind nur zu zweit) und muss wieder ne friwa oder sowas verbauen oder?

kurz zum Verständnis des brauchwasserspeichers, ich hab 40 grad wunsch warmwassertemp. Mit verlusten etc. Muss der Speicher vllt. 45 grad haben. Ich hab dann also ne tonne voll mit 200l 45grad warmen wasser. Wenn ich jetzt zapfe fließen z.b. 100l wasser raus. Jetzt kommt das kalte wasser in den Speicher mit 10 grad, der Speicher hat dann natürlich < 45 grad und ich muss aufheizen.

damit ich nicht jedes mal bei 10l hände waschen wieder direkt heizen muss wünsch ich mir nen speicher ausgang von 45 grad und ne beladung von z.b. 50 grad? Ich hab dann also die 5 grad x 200l zur Verfügung bis die wp wieder warmwasser macht?
muss die dafür takten oder kann sie mittels umschaltventil im winter sagen heizung 35 grad brauchwasser 50 grad?

trollvottel
wie läuft das mit dem sg ready? Du hast nen taster am knx-bus, den drückst du ne stunde vorm baden und dann macht die wp 60 grad statt 45 grad im brauchwasserspeicher?

da wir aktuell nicht wissen, ob wir für immer nur 2 sind oder vielleicht auch mal 3/4/5 werden, macht es für mich aktuell wenig sinn jetzt schon alles auf 3/4/5 personen auszulegen, da kauf ich bei bedarf lieber nen zweiten 200l brauchwasserspeicher?!

[jcd]

Verstehe ich nicht…. wie kann das reichen trollvottel? Duscht ihr bei 4 Personen so sparsam?

Wenn man beim 200 L Brauchwasserspeicher mit 45°C (einfacher zu rechnen) durchs Duschen 100L „verbraucht“ und durch 100l Frischwasser mit 10°C ersetzt, dann ergibt sich (falls sich das gut durchmischt) danach 200l 27°C „warmes“ Wasser. Bei einem Schichtspeicher fände keine/weniger Durchmischung statt, da bleibe das warme Wasser immerhin oben.

So kleine Speicher (wie oft in Kompakt-WP- Anlagen) funktionieren m.E. nur, wenn die deutlich höher als die Brauchtemperatur geladen werden. Anders als eine Gastherme kann die WP (ohne Heizstab!) auch nicht bei Zapfung „mal eben“ mit 20, 30 kW nachheizen.

[mom]

Je größer der Speicher, umso höher die Gefahr für Legionellenbildung

Ich rede schon die ganze Zeit über eine FriWa. In dem Speicher ist entsprechend Heizungswasser drin. Da ist nix mit Legionellen.

Wenn man eine Warmwasser-Zirkulationsleitung hat, kann man die bei PV-Überschuss auch anwerfen um so noch eine etwas bessere Durchmischung im Speicher zu erreichen.

Eine Zirkulationsleitung war so wie ich das gelesen hatte bisher auch nicht vorgesehen.
Kann man aber natürlich als Quirl verwenden.

Bei 500l kann ich auch keinen brauchwasserspeicher mehr nehmen (sind nur zu zweit) und muss wieder ne friwa oder sowas verbauen oder?

Ich dachte du warst schon bei einer FriWa, ansonsten haben wir da gerade ziemlich aneinander vorbei geredet.
Ein Brauchwasserspeicher ist meiner Meinung nach nicht mehr zeitgemäß und die schlechteste aller im Thread genannten Alternativen.

da kauf ich bei bedarf lieber nen zweiten 200l brauchwasserspeicher?

Zwei Speicher verdoppeln die Oberfläche für die Wärmeverluste, keine gute Idee.

[tiz]

mom
ich war zwischendurch gedanklich bei ner FriWa, dafür brauch ich ja aber deutlich höhere Speichervolumen und wahrscheinlich einen schichtspeicher? Dann hat ja nur 1/3 (oder keine Ahnung wie viel) vom speicher die Temperatur die ich benötige und ich brauch zusätzlich im speicher das temperaturdelta, dass die FriWa erfordert?

alternativ ein Brauchwasserspeicher mit den tatsächlichen 200l, die jeden tag abgerufen werden und dann auch nur 45 grad speichertemperatur (weil ja ausreichend wasseraustausch stattfindet)

hab ich irgendwas offensichtliches jetzt gänzlich vergessen, was meine idee komplett über den haufen wirft?

[jcd]

Da geht jetzt einiges durcheinander…
Aus einem Schichtspeicher mit 200L und 45°C bekommst du mehr Wasser auf hohem Temperaturniveau als aus einem Brauchwasserspeicher mit gleichen Daten. Du willst keine Durchmischung. Je niedriger die Betriebstemperatur umso besser der Schichtspeicher. Ob ein Brauchwasserspeicher 60° oder 50° hat ist egal wenn du mit 40°C duschen willst. Wenn du aber den mit nur mit 45° füllst, geht das nur kurz bevor die Temperatur zu stark fällt.
Die FriWa sorgt dafür dass Nutzwasser und Tankwasser getrennt bleiben. Legionären ade. Du brauchst dir keine Gedanken um Durchsatz, Volumen und Temperatur machen. Kannst den Speicher überdimensionieren, mit niedrigerer Temperatur laden, als (Mehr)Tagesspeicher nutzen etc.
Die FriWa hat gegenüber einem Hygienespeicher (der hat einen innenliegenden Wärmetauscher) mehr Schüttleistung.


Vielleicht mal strukturiert von vorn: Was sind zusammengefasst eure Anforderungen, euer WW-Bedarf? Danach sucht man das Konzept und die Geräte.

[tiz]

jcd
ja so langsam bin ich vom ganzen input erschlagen 🙈

scheinbar hab ich aber auch den brauchwasserspeicher falsch verstanden… dachte ich kann die 200l komplett abrufen, wenn er beladen ist

die Anforderungen sind wie folgt:
heizlast laut energieausweis 6,3kW (bei Ti= 20 und normaußentemp. = -11 grad) (glaube ich so zumindest auf seite 42 zu lesen)
2 Personen Haushalt
größter Verbraucher ist dusche mit 20l/min (normal wird mit 12h zeitversetzt geduscht)
soll innentemp aber nicht 20 sondern 24 grad
soll brauchwassertemp 40 grad

hab ich was wichtiges vergessen?

[Fidelis]

Ich hab es gerade nicht mehr im Kopf... Wie sieht eure (geplante?) Heizung aus? Wärmepumpe mit Fußbodenheizung?

[tiz]

Ja genau lwwp mit fbh, kein anderer wärmeerzeuger

[trollvottel]

wie läuft das mit dem sg ready? Du hast nen taster am knx-bus, den drückst du ne stunde vorm baden und dann macht die wp 60 grad statt 45 grad im brauchwasserspeicher?

So ungefähr. Der Taster aktiviert temporär SGReady Mode 3 bis die Zieltemperatur von 50°C erreicht ist. Und der PV-Wechselrichter natürlich auch, aber unabhängig von der Temperatur.

Nein nein nicht eine Stunde vorm Baden sondern ca. 20 Minuten vorher reichen vollkommen. Weniger Wasser ist auch schneller warm.

Verstehe ich nicht…. wie kann das reichen trollvottel? Duscht ihr bei 4 Personen so sparsam?

Ja das reicht, s.o. Aber wir duschen auch nicht mit Regendusche im Winter (ist jedoch vorhanden). Hysterese ist 4K, d.h. für 42°C Soll hört die WP bei 46°C mit Hochheizen auf. Den Temperaturfühler im Speicher habe ich in die untere Position gesteckt, sodass die obere Schicht größer ist.

Kompaktgerät ist eine THZ 504.