Zunächst einmal heißt das,
dass man Heizwärme und Trinkwarmwasser
möglichst separieren sollte,
denn Trinkwarmwasser
müssen Sie immer auf mindestens 40 Grad
- oder wegen Legionellen-Prophylaxe vielleicht
sogar auf 60 Grad und höher bereitstellen.
Und die Raumwärme, also
das Heizungswasser müssen Sie
-wenn Sie anfangen zu heizen-
nur bei 25 Grad bereitstellen
und dann sukzessive höher,
also jedenfalls auch bei niedrigen Temperaturen,
und dann macht es natürlich viel Sinn,
die Raumheizwärme auch wirklich
bei diesen niedrigen Temperaturen bereitzustellen,
und nur das Trinkwarmwasser
bei den höheren Temperaturen.
Und wenn man dann
diese hydraulischen Dinge berücksichtigt,
dann ist es zunächst wichtig,
dass der Speicher nicht unnötig durchmischt wird.
Ein Speicherbehälter
wird zum Beispiel durchmischt,
wenn man Wasserströme einbringt,
die sehr turbulent sind,
die Mitreisseffekte mit sich bringen,
die vom Volumenstrom her groß sind
und deshalb zu Mischungsvorgängen führen.
Oder bei der Beladung eines Speichers (kommt es zu Mischung),
wenn das ein innenliegender Wärmeübertrager ist.
Also es sollte immer eine Trennung geben
von Speicherschichten hoher Temperatur
zu denen mit niedriger Temperatur.
Man nennt das, wenn das nicht der Fall ist,
eine Verschleppung von Wärme
aus dem heißen Temperaturbereich.
Der heiße Bereich ist in der Regel oben im Speicher
und in den Speicherschichten direkt darunter.
Die Nutztemperatur im Speicherkopf bleibt erhalten,
wenn die Schichtung gut ist,
sodass der Wärmeerzeuger nicht
so häufig einschalten muss und
die Rücklauftemperatur, wenn es unten kühl bleibt,
bleibt auch niedrig,
was auch dem Wirkungsgrad zu Gute kommt.
Wenn man das in Hydraulik umsetzt,
dann führt das zu diesen beiden
bevorzugten Verschaltungen.
Und Sie können mir glauben,
es gibt jede Menge andere Vorschläge.
Nehmen Sie eine von DEN beiden.
Das einfachste ist, die beiden Speicher zu trennen (Bild oben).
Dann ist es zwar immer noch gut,
wenn die beiden geschichtet sind,
weil Schichtung ganz allgemein gut ist
und zu besseren Effizienzen führt,
aber es kann Ihnen eigentlich nicht mehr passieren,
dass Sie Raumheizwärme auf einem
Temperaturniveau bereitstellen, das
nur für die Trinkwassererwärmung benötigt wird,
weil Sie ja dann dieses Umschaltventil haben
und wenn das gut funktioniert und
das tut es in der Regel, dann bekommt die Regelung
von dem Warmwasser-Speicher (linker Speicher) ein Signal:
mir ist es zu kalt,
das Ventil schaltet um und
die Wärmepumpe geht in Betrieb und
es wird dieser (linke) Kreis durchflossen.
Und wenn es dem Trinkwasser-Speicher wieder warm genug ist,
das Wasser warm genug ist,
dann endet dieser Betrieb und dann
kommt ggf. rechts der (Heizungs-)Pufferspeicher dran,
der die Raumheizwärme beinhaltet und dann
kann der über diesen Kreislauf beladen werden.
Und das Heizungswasser fließt hier, das
sind die Heizkörper (Symbol: Doppelkreis), der Wärmeabnehmer.
Der (Wärmeabnehmer) kann das Heizungswasser
aus dem Pufferspeicher entnehmen.
Also entweder eine Trennung der beiden Speicher oder
- wenn man einen Speicher baut -
muß man auf möglichst gute Schichtung achten.
Und diese möglichst gute Schichtung,
Wo steht's? (links mittig)
Für diese möglichst gute Schichtung
kann man in Tests sehen,
das zeige ich ihnen auf der nächsten Folie,
welche Speicher eine gute Schichtung haben.
Diese Testergebnisse sind öffentlich,
also kann man sich das ansehen.
In der unteren Hydraulik hat man hier wieder
ein Umschaltventil.
Für heißesTrinkwarmwasser
wird dieser (obere) Kreislauf durchfahren,
ja, würden diese beiden Umschaltventile so stehen,
dass dieser Kreis durchfahren wird und dann
würde dieser obere Teil des Speichers mit,
zum Beispiel, 60-grädigem Wasser befüllt.
Und dieses 60-grädige Wasser würde oben entnommen
und würde dann hier rechts in diesem Plattenwärmeübertrager,
in dieser Frischwasserstation,
das Trinkwasser erwärmen.
Rechts (an der Station unten) kommt kaltes Wasser rein,
rechts (an der Station oben) geht warmes Wasser raus.
Oben mittig am Speicher wird das heiße Wasser entnommen
und geht hier in den Wärmeübertrager der Station,
wird im Gegenstrom geführt und dann abgekühlt
durch die Pumpe wieder in den Speicher eingeleitet.
Und für die Raumheizwärme
wird in den Pufferspeicher-Bereich in mittlerer Höhe,
warmes Wasser eingespeist,
es wird hier unten entnommen,
also so ein Kreislauf durchfahren
zur Beladung des Speichers und
die Heizung entnimmt das Wasser in mittlerer Höhe
und führt es über die Heizkörper
und dann wieder unten in den Speicher rein.
Das führt zu einer guten Schichtung des Behälters.
Der zweite Aspekt, den man hier sieht, ist,
dass es hier eine Trennung gibt.
Das heiße Wasser,
das für die Raumheizung gedacht ist,
das kann hier zwei Wege nehmen.
Entweder in den Speicher oder
direkt in die Heizung.
Und das ist gut dafür,
dass die Strömungsgeschwindigkeiten
im Speicher nicht so groß sind,
weil dann zum Beispiel
nur die Hälfte des Wassers in den Speicher geht
und die andere Hälfte direkt in die Heizung,
weil die Heizung das Wasser jetzt sowieso braucht.
Also nicht alles zuerst in den Speicher,
sondern nur der Teil in den Speicher,
der gerade nicht gebraucht wird
und der Rest direkt in die Heizungsanlage.
Und das sieht man auch im oberen Bild,
auch hier gibt es diese Umgehungsstrecke.
Hier ist direkt in den Speicher
und hier ist direkt in die Heizung,
sodass auch hier
dieser Volumenstrom für die Heizung aufteilt
und niedrige Volumenströme,
die in den Speicher gehen, tun der Schichtung gut,
weil wenn Sie da mit hoher Geschwindigkeit
und hohen Massenstrom in den Speicher gehen,
dann sind diese Verwirbelungseffekte
einfach viel grösser.
Also eigentlich ist das kein Hexenwerk,
man muss nur diese beiden Hydrauliken wählen
und sich nichts Eigenes überlegen.
Und wie groß dieser Einfluss
der Schichtungseffizienz ist,
wenn man einen solchen Kombispeicher hat,
mit Frischwasserstation,
sieht man in diesem Bild, das sind
Messergebnisse aus der Schweiz von Haller
und seinen Mitarbeitenden, die man auch
unter dieser Internetadresse abrufen kann,
für einzelne, handelsübliche Speicher.
Hier (auf y-Achse) ist die Schichtungseffizienz aufgetragen,
die etwas sperrig berechnet wird,
aber da muss man jetzt
nicht näher drauf eingehen.
Entropie sagt den Thermodynamikern etwas,
aber wenn man den Begriff noch nicht gehört hat,
ist das auch nicht schlimm. Letztlich
(sagt Schichtungseffizienz) wie gut schichtet der Speicher?
Über der Höhe.
Und jeder Punkt hier ist ein Speicher,
naja, nicht jeder Punkt,
es gibt zu jedem Speicher
einen roten und einen blauen Punkt.
Das sind immer die, die genau übereinander liegen.
Nämlich es gibt für jeden Speicher
den Messwert für den Speicher alleine
und für die Effizienz des Systems,
also inklusive der Frischwasserstation.
Und man sieht hier,
dass es sehr unterschiedliche
Schichtungseffizienzen gibt.
Und man sieht,
dass das einen enormen Einfluss auf den
elektrischen Energieverbrauch (x-Achse) der Wärmepumpe hat
bei gleicher Nutzwärmeabgabe.
Der Labortest läuft so ab,
dass die Wärmepumpe immer
die gleichen Energiemengen liefert
in so einem Zeitprofil zum standardisierten
Heiz- und Trinkwasserlastprofil
und dann gemessen wird,
wie reagiert denn die Wärmepumpe darauf,
wenn dieser bestimmte Speicher angeklemmt ist.
10% geringere Schichtungseffizienz verursachen
16% höherer Stromverbrauch.
Also Sie können die gleiche Energiemenge
mit 13 Kilowattstunden Strom oder
mit fast 18 Kilowattstunden Strom bereitstellen.
Und das ist ein enormer Unterschied.
Von daher kann man sagen:
wenn man sicher gehen will,
dann nutzt man diese Schaltung (oben)
mit zwei getrennten Speicher.
Aber wenn man keinen Platz hat oder
tatsächlich sowieso
einen guten Schichtenspeicher wählen will,
dann kommt auch diese Schaltung (unten) in Betracht.
Manche Heizungskeller sind einfach nicht so groß,
dass man zwei getrennte Speicher
darin unterbringen kann.
Diese Kombispeicher-Lösung braucht weniger Platz.