Einschätzung Heizungskonzept KfW70

[Saruss]

V ~ r³, A ~ r². V/A wächst schneller als A. Die Wärmeverluste bezogen auf den Inhalt werden bei einem unendlich großen Speicher unendlich klein (ist der theoretische Grenzfall).

Jaein, V/A wächst mit r (wie du ja richtig rechnest), aber A wächst auch mit r^2 (sagst du ja selber), dass heißt die Wärmeverluste steigen linear mit r.
Heißt also, bei doppeltem Radius hast du die vierfache Menge, aber auch doppelten Verlust. Das Verhältnis ist also besser, der absolute Verlust aber trotzdem größer. (Angenommen Zylinder, grobe Abschätzung mit Mantel viel größer als Deckelflächen)

Ein unendliche großer Speicher hat dummerweise auch unendlich viel Oberfläche, über die er Wärme abgibt, und wie man jetzt unendlich große Energieverluste ausgleiche will.. naja XD

Ja, das stimmt, aber Vorsicht, interessant sind m.E. die Verluste bezogen auf die gespeicherte Wärme. Der Quellterm der Bilanz (die elektrisch durch die Wärmepumpe zugeführte Wärme dürfte unabhängig vom Oberfläche-Volumen-Verhältnis sein) ist dabei m.E. unerheblich.

Es spielt doch eine Rolle, weil die absoluten Verluste ja größer sind. Wenn man 500L speichert, aber man braucht nur 250L, dann kühlen ja dummerweise die ungenutzten 250L auch mit aus, und müssen mit aufgeheizt werden. Man verliert trotz größerer Effizienz absolut mehr Energie. Die Rechnung geht nur dann auf, wenn man wirklich die 500L häufiger ausreizt. Für Bilanz zählt am Ende (Eingesetze Energie)/(genutztes Warmwasser), und bei absolut höheren Verlusten muss man mehr Energie einsetzen.

Zum Beispiel braucht man von 200L auf 500L ein um ca. 1.6fach größeren Radius, bedeutet also ca. 1,6fachen Energieverlust für die 2,5 fache Wassermenge. Diese zusätzliche Energie ist einfach futsch. Ohne wenn und aber; auch ohne "das ist ja pro Liter weniger viel Energie". Wenn man der Speicher nun schneller auskühlt, als man das warme Wasser nutzen kann, wäre auf jeden Fall ein etwas kleiner Speicher effizienter.
Wenn man jetzt noch statt dem Radius die Höhe des Zylinders rechnet, ist übrigens der Vorteil sowieso dahin, weil man die Oberfläche ja bei Volumenverdopplung ebenfalls fast verdoppelt (ist oft leider der Realfall, man stellt sich kein kleinen, dicken Speicher wohin oft aus Platzgründen)

Deine Wärmepumpe hat eine geeignete Schnittstelle oder muss man dafür basteln? Gibt's sowas auch für Ingenieure (also in Excel)?

Es gibt sowohl eine Schnittstelle, also auch was zu basteln. Ich habe für den Stromverbrauch z.B. lieber eine Bastellösung, als mich auf die Werte der Wärmepumpe zu verlassen.
Ich weiß jetzt nicht was du in Excel haben möchtest?

 

[Bieber0815]

Offen gesagt, bin ich nicht sicher, wie sich das mit dem Speicher bei Wärmepumpen verhält. Sicher muss die Größe des Speichers an das System (Haus) angepasst werden und da wird es vermutlich eine Art Optimum geben.

Trotzdem, zu obigem Punkt ein Vergleich. Wenn Du zwei Glühwein kaufst. Einer wird im 200-mL-Glas serviert und der zweite wird in zehn 20-mL-Schnapsgläsern serviert. Und nehmen wir an, die Temperatur zu Beginn ist überall gleich, das Durchmesser-Länge-Verhältnis aller Gläser (großer und kleiner) sei gleich und der Wärmedurchgangskoeffizient aller Gläser ebenfalls, dann ist der Glühwein im großen Glas länger warm als der Glühwein, der auf die kleinen Gläser verteilt ist. Stimmst Du dem zu?

Ob ich dann noch verstehe, ob 1) ein Speicher überhaupt sinnvoll ist (BeHaElJa?), und 2.) wenn ja, in welcher Größe (und wofür eigentlich: Warmwasser oder Heizungspufferung), steht natürlich auf einem anderen Blatt.

 

[Bieber0815]

Wärmepumpe und Pufferspeicher sind nicht unbedingt beste Freunde. Aus eigener Erfahrung: das Haus ist so träge, dass man eh nicht mal eben Temperatur hoch oder runter drehen kann

Der Speicher soll doch AFAIK keine Temperaturunterschiede im Haus ausgleichen. Vielmehr soll die Wärmepumpe bspw. tagsüber heizen (hohe Außentemperatur) und nachts dann ruhen (geringe Außentemperatur). Dabei wird konstant Wärme entnommen, nachts aus dem Speicher, der dann tags wieder gefüllt wird. Primitives Beispiel -- so versteh ich die Funktion des Speichers bei der Wärmepumpe.

 

[Saruss]

Trotzdem, zu obigem Punkt ein Vergleich. Wenn Du zwei Glühwein kaufst. Einer wird im 200-mL-Glas serviert und der zweite wird in zehn 20-mL-Schnapsgläsern serviert. Und nehmen wir an, die Temperatur zu Beginn ist überall gleich, das Durchmesser-Länge-Verhältnis aller Gläser (großer und kleiner) sei gleich und der Wärmedurchgangskoeffizient aller Gläser ebenfalls, dann ist der Glühwein im großen Glas länger warm als der Glühwein, der auf die kleinen Gläser verteilt ist. Stimmst Du dem zu?

Ja, dem stimme ich zu. Und jetzt trinkst 40ml Glühwein und am nächsten morgen sind die restlichen 160ml im großen Glas kalt und schmecken nicht mehr. Wenn du jetzt nur 2 Schnapsgläser voll Glühwein bestellt hast, hast du insgesamt gespart.
Bei den Speichern habe ich kurz den realen Fall nachgerechnet mit den Größen echter Speicher: 500l mit h von 15,7dm und r =3,25dm und 200l mit h=11 dm und r=2,5 dm. Der Große hat hier 2,5x Nutzvolumen und 1,8 fache Oberfläche. Er kann potenziell die Wärme also 38% länger halten, verliert aber dafür absolut gesehen im selben Zeitraum wie der kleine Speicher halt 1,8 mal so viel Energie. Ich glaube die Schwierigkeit ist die Unterscheidung Wärme vs Wärmeenergie. Ein größerer Speicher hält die Wärme länger, aber hat aber absolut gesehen größere Energieverluste. Das bedeutet, dass jede Überdimensionierung eine Erhöhung der Betriebskosten bedeutet.

Für das Heizen braucht man bei Fußbodenheizung keinen Pufferspeicher. Der Estrich speichert sehr sehr viel mehr Energie als läppische 500l Wasser.
Wenn man den Speicher auf Vorlauftemperatur der Heizung auflädt, reicht die Energie natürlich nicht für eine Nacht heizen wenn es kalt ist (und für Warmwasser auf jeden Fall zu kalt). Wenn man den Speicher mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe richtig knalle heiß macht, um Energie für die Nacht zu speichern, hat man eine unglaublich schlechte Arbeitszahl, weil der Temperaturhub viel zu hoch ist. Da arbeitet die Wärmepumpe besser direkt in den Heizkreis, auch wenn es nachts im Winter 10Grad kälter als Tags wäre, ist die Vorlauftemperatur der Fußbodenheizung sicher mehr als 10Grad niedriger als die benötigte Ladetemperatur des Speichers (Fußbodenheizung maximal!!35Grad, Speicher gut über 50Grad damit man die ganze Nacht die Vorlauftemperatur gewährleisten kann).

 

[Bieber0815]

Und jetzt trinkst 40ml Glühwein und am nächsten morgen sind die restlichen 160ml im großen Glas kalt und schmecken nicht mehr. Wenn du jetzt nur 2 Schnapsgläser voll Glühwein bestellt hast, hast du insgesamt gespart.

Mir scheint, wir reden ein wenig aneinander vorbei. Du vernachlässigst, dass dem Speicher auch Wärme zugeführt wird, die Heizung hält ihn auf Temperatur und gleicht die Verluste aus. In einem anderen Punkt hast Du Recht: Wenn ich nur 2 Schnapsgläser (2 x 20 mL) haben will oder brauche, dann bestelle ich auch nur diese zwei und nicht die fünffache Menge. (Hier gilt es nur die optimale Größe des Speichers auszuwählen, es wird sicher auf die Umstände ankommen ...). Will ich, dass der Schnaps so lange wie möglich warm ist, werde ich ein (!) Glas zu 40 mL vorziehen, aber keine zwei (!) Gläser zu 20 mL. Erklärung: siehe oben.

Für das Heizen braucht man bei Fußbodenheizung keinen Pufferspeicher. [...]

Danke, das leuchtet mir ein! Ich hab noch mal in den Prospekt geschaut, der Speicher der Rotex ist primär für das Warmwasser, kann aber auch für die Heizungsunterstützung verwendet werden. Was dann konkret passiert, wird vermutlich an der Regelung liegen, die mir natürlich nicht bekannt ist.

Quelle: Rotex-Prospekt

 

[Saruss]

Mir scheint, wir reden ein wenig aneinander vorbei.

Scheint mir auch so mit dem "voneinander vorbei". Du redest nämlich manchmal von Wärme als Temperatur, ich rede von Wärme als Energie.

Du vernachlässigst, dass dem Speicher auch Wärme zugeführt wird, die Heizung hält ihn auf Temperatur und gleicht die Verluste aus.

Das vernachlässigst du ja gerade! Die Verluste sind, wie ich dir oben berechnet habe, bei größerem Speicher ja größer! Einen 2,5fach größerer Speicher benötigt die 1,8fache Wärmemenge zum Ausgleichen der Verluste, zum halten der Temperatur!

In einem anderen Punkt hast Du Recht: Wenn ich nur 2 Schnapsgläser (2 x 20 mL) haben will oder brauche, dann bestelle ich auch nur diese zwei und nicht die fünffache Menge. (Hier gilt es nur die optimale Größe des Speichers auszuwählen, es wird sicher auf die Umstände ankommen ...). Will ich, dass der Schnaps so lange wie möglich warm ist, werde ich ein (!) Glas zu 40 mL vorziehen, aber keine zwei (!) Gläser zu 20 mL. Erklärung: siehe oben.

Das mag ja sein. Bei der Metapher ist aber halt nicht berücksichtigt, dass die Wärmepumpe jederzeit mit gleicher Effizienz Warmwasser nachliefern kann.
Der Große Speicher hält die Temperatur (Achtung, jetzt nicht verwechseln!) länger, erkauft sich das aber absolut mit einem größeren Wärmeenergieverlust!
Wenn dir das damit immer noch nicht klar ist, warum sich große Speicher überhaupt nicht rechnen, kann ich dir das mal genau mit den Energiemengen ausrechnen fürs Erwärmen, mit Zeiten, mit Verlusten, mit Temperaturen.

Danke, das leuchtet mir ein! Ich hab noch mal in den Prospekt geschaut, der Speicher der Rotex ist primär für das Warmwasser, kann aber auch für die Heizungsunterstützung verwendet werden. Was dann konkret passiert, wird vermutlich an der Regelung liegen, die mir natürlich nicht bekannt ist.

Das "Problem" ist immer, dass man natürlich beim Speichern des Warmwassers immer Energie verliert. Das heißt, bei Fußbodenheizung und Wärmepumpe, dass das Nutzen des Speichers fürs Heizen eigentlich immer weniger effektiv als direkte Nutzung der Wärmepumpe. Einzige Ausnahme könnten kleine, kurze Kältespitzen sein, in denen man dann statt Heizstab die Wärme aus dem Speicher nutzt (wird selten vorkommen). Wenn die Kältespitze dann aber länger dauert, oder man möchte Warmwasser haben, hat man aber auch wieder Effizienz verloren, weil der Speicher ja dann bei selber Quellentemperatur hochgeheizt werden muss.
Ansonsten ist ja noch ein weiteres Problem die "Schichtung" des Warmwassers (oben warm, unten kälter). Ich kann mir vorstellen, dass diese durch Heizbetrieb gestört wird, so dass der Speicher öfter als bei reiner WW_Nutzung nachgeladen werden muss.