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  - Wärmepumpen

Hallo,
ich bin hin und hergerissen ob ich zum Betrieb an einer noch nicht gekauften Luft-Wasser Wärmepumpe eine Frischwasserstation oder einen herkömmlichen 150 Liter Warmwasserspeicher nehmen soll.
Es wird eine Regendusche geben und die Duschtemperatur ist 39 Grad.
Um 150 Liter von 7 auf 60 Grad zu erhitzen benötige ich 9.23 kWh.
Die Wärmepumpe müsste mit 65 Grad in den Speicher fahren.
Um 150 Liter von 7 auf 65 Grad zu erhitzen benötige ich 10.1 kWh. Das müsste die Wärmepumpe produzieren. Bei A7W55 (zB Vaillant ArothermPLUS) mit COP 2,92 müssten 3,46 KW Strom gekauft werden.



500 Liter Pufferspeicher = 150 Liter Warmwasserspeicher

Die Frischwasserstation braucht daher einen 500 Liter Puffer um 39 Grad Wasser bereit zu stellen.
Das Wasser oben im Puffer muss 44 Grad heiß sein.
Um 500 Liter von 7 auf 39 Grad zu erhitzen benötige ich 18.6 kWh.
Die Wärmepumpe müsste mit 49 Grad in den Speicher fahren.
Um 500 Liter von 7 auf 49 Grad zu erhitzen benötige ich 24.41 kWh. Das müsste die Wärmepumpe produzieren. Bei A7W35 (zB Vaillant ArothermPLUS) mit COP 4,6 müssten 5,3 KW Strom gekauft werden.

Dann würde doch eine FriWa 5,3 – 3,46 = 1,84 KW mehr verbrauchen.
Natürlich ist der COP bei 60 bzw. 65 auch schlechter als bei 55 Grad, aber auch bei 49 Grad statt bei 35 Grad. Überdies würde ich den Warmwasserspeicher nur auf 56 Grad laufen lassen und könnte etwaig auch noch runter gehen. Natürlich in Intervallen muss dieser wegen der Legionellengefahr auf 60 hochgeheitzt werden. Aber das ist alles in obiger Rechnung schon eingepreist.
Abgesehen vom Pufferspeicher für einen etwaigen Anschluss eines wasserführenden Ofens kann ich daher nicht ansatzweise nachvollziehen, was es mit dem Hype um die FriWa auf sich hat. Im Gegenteil beunruhigt mich die Verkalkungsgefahr des Plattenwärmetauschers.

Aber zurück zum Thema: Effizienter ist die FriWa offenbar nicht.
Oder rechne ich falsch ?
Vielen Dank.

Die FriWa ist doch lediglich eine der Methoden, Trinkwasser auf z.B. Duschtemperatur zu erwärmen.
Ob es nun ein WW-Speicher, ein Hygienespeicher oder ein Wärmespeicher ist, aus dem dann per UWP und PWT die gewünschte Wärmeenergie entnommen wird, macht energetisch nicht die Riesenunterschiede:
Für 150l Duschwasser, das von z.B. 7°C auf 39°C erwärmt werden soll, brauchst du immer ca. 5,6kWh Wärmeenergie, die kommen in allen drei Fällen zunächst in einen Speicher, weil EFH-typische WP nicht in der Lage sind, die im Durchlaufverfahren mit ca. 45kW zu erwärmen (20l/min Regendusche).
Es ist also nur die Entnahmeart unterschiedlich, kaum jedoch der energetische Aufwand.
Ich würd' keinen WW-Speicher mehr nehmen wollen: wir haben "damals" unseren alten STh-WW-Speicher nach der Demontage geöffnet, es hatte sich ein "lecker" braun-grauer Bodensatz gebildet, die Speicherwände und die WT-Oberflächen waren wohl noch erstaunlich gut erhalten, jedoch auch mit einem nicht sonderlich appetitlichen Biofilm belegt.
Und das, obwohl ja so ein STh-Speicher viele Wochen im Jahr deutlich über 75°C bis über 90°C Wassertemperatur erreicht (thermische Desinfektion).
Daher bleibt m.E. nur Hygeinespeicher oder FriWa.

Du erhitzt ja nicht den gesamten Speicherinhalt auf 65°C sondern auf 60°C oben (der WT braucht ja eine TempDiff) und -je nach Konstruktion des Speichers, der Lage der Sensoren und der Spreizung- z.B. 55°C unten. Die 65°C musst du also eher für den COP berücksichtigen als für das ΔT des Aufheizens.
Die Regendusche musst du hingegen für die mögliche Schüttleistung und die Gesamtmenge des Duschwassers kalkulieren:
Regendusche z.B. 20l/min (sonst ist es keine "Regen"- sondern eine eher unangenehme Tröpfeldusche von sehr weit oben), 2 Leute duschen je 5min hintereinander -> 200l Warmwasser sind weg; damit das Duschen gegen Ende nicht unangenehm kühl wird, muss es dann schon mindestens ein 300l-Speicher sein, der vor dem Duschen auch noch durchgeladen sein muss.
Und die Regendusche braucht wärmeres Wasser als die Standarddusche, weil das Wasser aus der großdurchmesserigen, hoch gelegenen Regenquelle mehr abkühlt als die Standardusche und das Wasser trifft immer breitstrahlig den Kopf.

Warum brauchst du für die FriWa das dreifache Speichervolumen?
Verstehe ich nicht.

Brauchst du nun 150l Wasser für das Regenduschen oder 500l?

Warum gilt hier der COP für A7W35? Du hast doch eben selbst geschrieben, dass du auf 49°C erwärmen musst/willst.

Vergiss die Legionellen, es sei denn, dass du gefährdete Personen im Haus hast.
Und dann solltest du auf >65°C hochheizen und gewährleisten, dass mindestens 60°C bis an die Zapfstellen ankommen und das auch noch lange genug. Das geht nur mit Zirkulation bis an jede Zapfstelle uswusw.
Ich kenne da keinen "Hype".
Die weitaus meisten Wärmespeicher für die WW-Bereitung auf dem Markt für EFH sind immer noch die herkömmlichen "WW-Töpfe", danach folgen die Hygienespeicher und die FriWas.
Wie groß ist denn das Verkalkungsrisiko bei deinem TW (Härtegrad?).
Das Verkalken betrifft auch die WT in herkömmlichen WW-Speichern und Hygienespeichern; da kann man den WT aber nicht/schwieriger austauschen oder entkalken. Da muss dann gleich der ganze Speicher neu.

Ja. S.o.

500l (besser 800l) Hygienespeicher. Keine (reale oder eingebildete) Legionellengefahr. Und Schüttleistung ausreichend für eine Regendusche. Bei 2 gleichzeitig wird es knapp, ist im EFH aber zu steuern.

Der Verzicht auf die Regen Dusche ist wirklich die beste Lösung.

Ich habe meine auch zurück gebaut.

Ist ganz nett, aber ist einfach zu teuer.

Das kann ich nicht bestätigen. Wir haben im Dezember das
Bad/Dusche total saniert und da eine engebaut. Chefin ist zufrieden
und ich benutze sie selten.

Dem OP kann ich nur dringend raten, von einem Mickey Mouse Speicher
mit 150 Litern abzusehen und zwar in beiden Versionen.

Als Minimum sollte man 50 Liter/Person rechnen und zwar nicht nur für die
ständigen Bewohner, sondern ausgelegt für eine vernünftige Belegung des
Hauses.

Will man das Haus verkaufen, ist die Warmwasseranlage sonst ein
Sanierungsfall.

Gruss, Jörg

Bei A7/W65 ist ein COP von maximal 2,4 realistisch. Bei 0°C sind es 2,0 und bei Frost wird zeitweise die Zusatzheizung anspringen.

Der Unterschied im Stromverbrauch zwischen 150 Liter Boiler und 500 Liter Hygienespeicher liegt warmen AT und ähnlichem Temperaturhub vielleicht um 1 kWh. Im Winter aber vermutlich mindestens gleichauf.

Wenn man mit dem kleinen Speicher aber mehr WW-Ladungen benötigt als mit dem Hygienespeicher, stimmt die Rechnung nicht mehr.

Du hast hier so einen riesen Haufen numerische Fehler aufeinander.

Wenn der Puffer auf 44°C aufgewärmt werden soll, dann fährt die WP mit 44°C und nicht 49, das ist der Vorteil der FWS Puffers weil dies direkt angebunden ist und es gibt keine Temperaturspreizung wegen eines Wärmetauschers beim beladen.

Beim WWS erwärmst du das Wasser nicht von 7°C auf Ziel, beim FWS kommt der Rücklauf aber niemals auf Kaltwassertemperatur runter, realistischer Wert sind eher so 20-25°C unten im Puffer.

Letztens; ein 150L WWS bei 60°C hat 248L Zapfvolumen bei 39°C und 7°C Kaltwasser.
Eine 500L FWS bei 44°C Puffer und 39°C Zapf und einen nominalen Wärmetauscher um rund 50kW Leistung könnte bei 8L/Minute rund um 578L in einer perfekt rechnerischer Welt wenn du den letzten Liter Pufferwasser da herausnimmst - in Realität eher so um die 350-400L. Jedenfalls mehr Nutzvolumen und Nutzenergie als der 150L WWS.

Und ein 500 Liter Warmwasserspeicher?

Bereitstellungsverluste eines 500 Liter Puffers sind immer höher, als die eines 150 Liter Puffers

In Ergänzung der Anmerkungen von @AndreiLux möchte ich aus eigener Erfahrung auf einen wichtigen Nachteil des Hygienespeichers gegenüber dem normalen WW-Speicher bzgl. Schüttleistung hinweisen. Die FriWa hat diesen Nachteil nicht.

Das Problem liegt im Prinzip des Hygienespeichers, bei dem das z.B. 50°C warme Speicherwasser (Totwasser) beim Zapfen durch den Wärmetauscher von unten bis oben gleichmäßig ausgekühlt wird, bis das Zapfwasser mit 38°C zu kalt für die Wanne ist. Man hat dann einen noch ca. 40°C warmen Speicher, der aber für die Wannenfüllung nicht mehr taugt. Das genutzte Temperaturdelta, welches in Verbindung mit dem Speichervolumen die Wärmeenergie repräsentiert, ist nur 10K.

Beim konventionellen Speicher wird das heiße Wasser (z. B. 50°C) immer ganz oben entnommen, während unten kaltes Wasser (10°C) nachläuft. Dadurch entsteht im Idealfall zwischen kaltem Wasser unten und Warmwasser eine „Kaltfront“, die langsam von unten nach oben wandert und erst dann oben ankommt, wenn das 50°C warme Wasser vollständig abgeflossen ist. Das Zapfen ist dann beendet und der Speicher 10°C kalt. Die im Temperaturdelta von 40 K enthaltene Wärmeenergie ist vollständig genutzt und viermal so groß, wie beim Hygienepeicher gleichen Volumens.

Im Ergebnis braucht der Hygienespeicher das vierfache Volumen gegenüber dem konventionellen Speicher. Nicht ohne Grund haben Hygienespeicher deshalb i.d.R. mindestens 500 Liter.

Gruß Karl

Ich muss mich korrigieren: Die FriWa hat diesen Nachteil des Hygienespeichers auch, aber evtl. nicht so ausgeprägt.

Moin Karl, das habe ich eigenlich genaus anders auf dem Schirm. Wenn beim Hygienespeicher kaltes Wasse unten in den Tauscher strömt, bildet es auf dem Weg nach oben einen Temperaturgradienten aus, wird also unterwegs wärmer, bis es oben fast die Speichertemperatur hat. Dabei bleibt die Schichtung im Speicher doch wunderbar erhalten, weil dort gerade NIX strömt oder verwirbelt wird. Oder mache ich da 'nen Denkfehler?

Nein du hattest recht, FriWa hat das Problem "fast" garnicht, man kann bis zum letzten Liter FWS zapfen su lange oben am FWS VL ausreichende Temperatur anliegt.
Der Hygienespeicher hat beim zapfen keine klar definierte heterogene Schichtung zwischen heiß/kalt die nach oben entleert wird, da der WT des HS eine bestimmte Höhe im Puffer nimmt und über dieser ganzen Höhe die Temperatur im Puffer entnommen wird, der Gradient zwischen warm/kalt wird da +~1m hoch sein und hängt von der Bauart des WT im HS ab.

Beim FWS Puffer bleibt eine sehr heterogene Schichtung zwischen warm/kalt so lange die FWS das nicht im RL verwirbelt, deshalb ist hier die Entropie des Wassers während des zapfens viel kleiner und man kann halt den Puffer viel mehr entleeren als beim HS. Deshalb hat man auch keine Totzeit mit der FWS da man während des beladens auch normal zapfen kann, beim HS wird da die Schüttleistung vernichtet so lange nicht genügend warmes Wasser noch drinnen liegt.

Aber wieso reden wir hier überhaupt vom Hygienespeicher plötzlich?

Der Denkfehler liegt in der Annahme, dass der Hygienespeicher eine ausgeprägte Schichtung hat. Warum sollte er? Und selbst wenn: aufgrund der Wärmeentnahme mittels Wellrohrwärmetaucher, der von unten nach oben durch den Speicher führt, kühlt dieser beim Zapfen gleichmäßig aus. Da liegt das Problem!

Mit etwas Anstrengung wirst Du in Herstellerdatenblättern Schüttleistungswerte für beide Speicherarten finden, die die Theorie (und die praktische Erfahrung) bestätigen.

Gruß Karl

"... Aber wieso reden wir hier überhaupt vom Hygienespeicher plötzlich? "

Weil der TE den wohl gar nicht auf dem Schirm hatte.
Und m.E. gehört der HS in so eine Diskussion hinein, da es eben diese drei Optionen gibt.
Ich persönlich finde aus den geschilderten Gründen die "WW-Töpfe" mittlerweile eben doch etwas eklig, nachdem ich in diese jahrealte und intensiv genutzte "Brühe" hineingesehen und geschnuppert habe.

Den oft genannten kompletten Austausch des Inhalts der WW-Speicher halte ich seitdem für einen Euphemismus: es ist eben niemals ein "Austausch" sondern immer nur eine Verdünnung mehr oder weniger alten Wassers mit (etwas) neuem Wasser.
Rein theoretisch ist immer noch ein wenig Wasser vom ersten Befüllungstag im Speicher --- lecker, oder?

;-)

Das ist beim Hygienspeicher erheblich anders und bei der FrWaSta auch.

Das Problem ist, dass sich immer Biofilm (Heimat der Legionellen) bildet, auch wenn regelmäßiger, vollständiger Austausch stattfindet. Ein Blick in einen alten Spülkasten bestätigt das ;-)

Neben der hygienischen Gründe gehört meiner meinung ein WWS einfach nicht bei WP wegen der Beladungsleistung.

Ich kann mein FWS Puffer mit 10kW beladen ohne Probleme, man hört von etlichen Berichten von leuten deren WP Stundenlang täglich WW machen müssen weil der Puffer zu klein ausgelegt war (mehrmals am Tag laden) oder weil der WT zu klein ist (kleine Leistung) und die Ladetemperatur sehr hoch sein muss (ineffizent).

...vielen Dank erstmal für die rege Teilnahme. Natürlich gibt es keine Werte A7/W zu den jeweils genannten Temperaturen. Sind nur Näherungswerte. Wenn jemand über die entsprechenden COP zu den benannten Temperaturen verfügt, dann bitte gerne mit Quelle angeben. Natürlich muss die Wärmepumpe immer 5 Grad mehr produzieren um die benannten Werte im Speicher zu realisieren.

150 Liter reichen bei dem benannten Duschverhalten in jedem Fall. Ist ehj nur für 2 Personen und derzeit reicht sogar etwas weniger mit vorhandener Ölheizung für 4 Perosonen. Aber darum geht es mir nicht. Bitte einfach 150 L bei Warmwasserspeicher als gesetzt nehmen.

Wie groß müsste denn nach eurer Meinung dafür der Pufferspeicher sein für die FriWa ? Wenn über 500 L dann verschiebt sich die Berechnung noch mehr zu Lasten der FriWa.

Ausgangspunkt der Fragestellung ist doch folgender: Um eine Schüttleistung wie bei einem 150 L WW Speicher zu erreichen braucht eine FriWa mehr als 150 Liter Pufferspeicher. Klar.

Es ist halt kaum nachvollziehbar, wenn 150 Liter auf 60 Grad geheitzt werden müssen, warum denn 500 Liter Puffer für FirWa soviel cleverer sein sollten. Irgendwo her müssen ja die 38 Grad und die benötigte Schüttleistung kommen, so dass der Puffer für die FriWa auch auf deutlich über 40 Grad laufen muss.

Legionellen im Biofilm (sie sitzen dort "am Küchentisch") stören nicht.

Potentiell schädlich sind sie ja erst, wenn sie in höheren Konzentrationen im Wasser auftauchen. Da sind kleinere WW-Volumina wie bei HS oder FriWaSta deutlich im Vorteil, weil sie bei fast jedem Entnahmevorgang komplett ausgetauscht werden nach dem first-in-first-out-Prinzip.
War man länger nicht zu Hause, verwirft man den Inhalt von WT und WW-Rohren einmal (oder gießt die Blumen damit), beim WW-Speicher gelingt das nicht - immer nur Verdünnung, niemals echter Wasserwechsel.

...noch was:

Das Legionellenthema ist für mich bei meiner Kaufentscheidung nicht relevant.

Vielmehr drängt sich mir wegen der höheren Wasservolumina die bei einem Pufferspeicher erhitzt werden müssen um die gleiche Schüttleistung wie bei einem WW Speicher zu erhalten auf, dass die FriWa vielleicht einfach ungeeignet ist. (Das Thema Legionellen ist wohl dort das Zauberwort; bedacht hat niemand aber, dass selbst zum Thema Legionellen diese nicht mehr abgetötet werden könnten, wenn sie denn mal in der Zuleitung wären. Erwärmung ist ja auf deutlich unter 50 Grad. Wie gesagt aber nicht Hintergrund meiner Fragestellung).

Irgendwie auch klar: Kontrollüberlegung 150 Liter x 60 Grad ist weniger als 500 Liter x 44 Grad. Vor allem, wenn es im Realbetrieb meist nur 150 Liter x 56 Grad wären...

Und natürlich möchte ich nicht auf die Regendusche verzichten.

Bei gleicher Speichergröße und gleicher Ladetemperatur und gleichem Nutzprofil ist es weitgehend egal, welches Konzept verfolgt wird: die nutzbare WW-Messung nach Mischung am Entnahmeort ist gleich.

Die WW-"Töpfe" leiden im Zusammenspiel mit WP lediglich häufig an zu kleinen Wäremtauscheroberflächen und dann kommt es zu den vergleichsweise langen Ladezeiten, weil die -um bei deinem Beispiel zu bleiben- 10kW nicht mehr effizient und dauerhaft abgegeben werden können.
Beim Speicher im Zusammenspiel mit der FriWaSta fließt das "tote" Heizwasser durch hoffentlich gut dimensionierte Anschlussrohre direkt durch WP und Speicher, die 10kW können problemarm übertragen werden.
Dafür muss dann der PlattenWT der FriWaSta groß genug ausgelegt werden, um die Regenwasser-Schüttmenge bewältigen zu können.
Entsprechend beim Hygienespeicher, wo der innenliegende WT limitierend wirken kann.

Das muss die bisherige Ölheizung übrigens auch - da ist das nicht nur so stark zusätzlich effizienzmindernd wie bei der WP.
Welche Temperaturen im Speicher hast du denn im Zusammenspiel mit der Ölheizung genutzt?

Wie schon geschrieben: gleiches Beheizungsprofil + gleiches Nutzungsprofil = WW-Speicher- oder-FriWaSta+Speicher egal.
Die im Speicher enthaltende Wärmeenergie ist beim identischen Beheizungsprofil gleich und damit auch die nutzbare Warmwassermenge.
In beiden Fällen muss der WT groß genug dimensioniert sein.

Warum das? Die Schüttleistung der FriwaSta hängt von der Dimensionierung des PWT und der Primärkreispumpe ab. Wenn das "perfekt" gewählt wurde, ist die Entnahmeleistung gleich.

Das wurde nach meiner Erinnerung auch nicht im Zusammenhang mit FriwaSta behauptet sondern im Zusammenhang mit Hygienspeichern (HS). Auch da teile ich diese Ansicht nicht, denn auch der HS kann mit den gleichen Temperaturen (=gleicher Energieinhalt) gefahren werden wie die Speicher in den beiden anderen Fällen.

Für 2 Personen reicht dir 150/180l interner Speicher absolut aus. Dazu musst du ihn nicht mal bis 60° erhitzen.

Wir sind zu viert und haben 180l. Ich lasse ihn 1x täglich auf 49-50° aufheizen und das reicht für uns alle.
Wenn ich allerdings "Regendusche" lese, dann würde ich das nochmal überprüfen. Wir haben auch eine, nur wird die tatsächlich seit dem Einbau vor 6 Jahren quasi nie genutzt.

Grüße

Als Orientierung: Leistungsdiagramme und COP 75/6 bis 125/6

Meine WP braucht ungefähr 1 KW um 350 liter wasser von unten ca. 30, oben ca. 43 grad auf insgesamt 45 grad zu bringen. Jetzt im Sommer reicht das alle zwei TAge.

mit den 46 Grad kriege ich dank FriWa problemlos 42 Grad heißes Wasser raus, was für uns ausreichend ist. Selbst bei einem kleineneren Hub, wenn nur 2 Grad unterschied ist. Siehe Bild angehängtes bild.
Dort gibts leider nur Minutendaten, kleiner aufgelöst krieg ich es online leider nicht. Man sieht aber sehr gut mit welcher Temperatur das Wasser die Friwa verlässt und mit welcher es reinfließt und was die Solltemperatur ist. Welche er spannenderweise auch nicht hält...

Leider nein! Zum Ende der Entnahme hat der Speicher die Rücklauftemperatur der FriWa und damit noch jede Menge gespeicherte Energie, die nicht genutzt werden kann. Das ist ähnlich, wie beim Hygienespeicher.
Der konventionelle Speicher hingegen hat im Idealfall zum Ende der Entnahme die Temperatur des Kaltwasserzulaufs. Weiter oben habe ich versucht das zu erklären.

Gruß Karl