In einem Speicher liegt das warme Wasser oben und das kalte unten. Diese Trennung in Schichten bestimmt die Temperatur, die der Erzeuger am Eintritt seines Wärmetauschers sieht, und damit seinen momentanen Wirkungsgrad. Das französische Energieausweis-Verfahren übersetzt die Speichergeometrie in einen Verlustbeiwert: 0,33 für einen liegenden Speicher von 100 bis 200 Litern gegenüber 0,20 für einen stehenden der Kategorie C, also 1 063 gegenüber 644 kWh Jahresverlust bei 200 Litern. Die Differenz von 419 kWh pro Jahr entsteht allein durch die Lage des Speichers, bei gleichem Volumen und gleicher Nutzung.
Was die Schichtung für den Erzeuger ändert
Maßgeblich ist die Temperatur, die die Wärmequelle sieht, nicht die am Hahn
Ein geschichteter Speicher hält an seinem Fuß Wasser nahe der Netztemperatur. Genau dieses Wasser nimmt die Wärmequelle auf, und je kälter es ist, desto größer der Abstand zur Solltemperatur. Vermischen sich die Schichten, steigt die Temperatur am Fuß, der Erzeuger arbeitet gegen einen verkleinerten Abstand und sein momentaner Wirkungsgrad bricht ein, ohne dass am Hahn etwas auffällt, solange der obere Bereich hält.
Bei einer Wärmepumpe steuert der Speicherfuß den Wirkungsgrad
Eine Wärmepumpe oder ein Wärmepumpen-Warmwasserbereiter arbeitet umso besser, je niedriger die Kondensationstemperatur bleibt. Ein durchmischter Speicher zwingt dazu, das gesamte Volumen auf Solltemperatur zu bringen, statt von unten nachzuladen, was die Laufzeiten verlängert und die mittlere Kondensationstemperatur anhebt. Bei einem Heizstab ist der Mechanismus anders, der Effekt aber real: Die Leistung ist fest, also zahlt sich Durchmischung in Aufheizdauer und Zahl der Wiederanläufe aus.
Was das Rechenverfahren davon übernimmt
Das Verfahren bildet die Schichten nicht ab. Es hält das Ergebnis fest und codiert es in einem tabellierten Verlustbeiwert, mit zwei Geometrien und nichts dazwischen. Das ist eine Vereinfachung, aber sie ist maßgeblich und geht direkt in den berechneten Warmwasserverbrauch ein.
Was das Verfahren an der Geometrie beziffert
Zwei Geometrien, zwei Beiwerte
Auszug aus der Verlusttabelle des französischen Verfahrens, in Wh je Liter, Grad und Tag.
| Verlustbeiwert | ≤ 100 l | 100 bis 200 l | 200 bis 300 l | > 300 l |
|---|---|---|---|---|
| Liegender Warmwasserbereiter | 0,39 | 0,33 | 0,30 | 0,30 |
| Stehend, Kategorie C oder 3 Sterne | 0,25 | 0,20 | 0,18 | 0,16 |
Die Zeile für liegende Geräte ist einzeln. Anders als bei den stehenden gibt es keine Unterkategorie, was bedeutet, dass das Verfahren die Geometrie als bestimmender ansieht als die Dämmqualität. Die beiden mittleren Zeilen für stehende Speicher stehen in der vollständigen Tabelle der Speicherverluste.
Der Unterschied in Kilowattstunden
Jahresverluste, berechnet mit der Formel desselben Abschnitts, auf ganze kWh gerundet.
| Volumen | Liegend | Stehend Kategorie C | Differenz |
|---|---|---|---|
| 100 l | 628 | 403 | 225 |
| 150 l | 797 | 483 | 314 |
| 200 l | 1 063 | 644 | 419 |
| 250 l | 1 208 | 725 | 483 |
| 300 l | 1 450 | 870 | 580 |
Die Differenz wächst mit dem Volumen, was eine verbreitete Intuition umkehrt: Je größer der Bedarf, desto stärker wiegt die Wahl der Geometrie, während man dazu neigt, ab einer gewissen Litermenge die Raumsituation als Rechtfertigung gelten zu lassen.
Was die Tabelle nicht sagt
Sie sagt nichts über die Qualität der Anschlüsse, über einen Diffusor am Kaltwassereintritt, über den Ladevolumenstrom oder über die Lage des Reglerfühlers. Zwei baugleiche stehende Speicher verhalten sich bei schlechtem Anschluss wie liegende, ohne dass die Berechnung es bemerkt. Die Tabelle grenzt das Thema ein, sie ersetzt es nicht.
Die Schichtung messen statt vermuten
Die Messung oben, mittig, unten
Nach mindestens zwei Stunden ohne Zapfung die Kontakttemperatur an drei Punkten über die Speicherhöhe messen, am Mantel und nicht an den Anschlüssen. Ein deutlich abfallendes Profil zeigt ausgebildete Schichten. Ein flaches Profil belegt Durchmischung, deren Ursache fast immer hydraulisch und nicht thermisch ist.
Die Zapfprobe
Öffnen Sie eine Zapfstelle bei konstantem Volumenstrom und messen Sie die entnommene Menge, bis die Austrittstemperatur unter die angestrebte Nutztemperatur fällt. Das ist die tatsächlich verfügbare Menge, zu vergleichen mit dem Nennvolumen des Speichers. Die Differenz ist das direkte Maß dessen, was die Schichtung Ihnen einbringt.
Der Zirkulationsrücklauf
Messen Sie bei einer Zirkulationsanlage die Rücklauftemperatur. Ein auffällig warmer Rücklauf zeigt, dass die Zirkulation Energie in den Speicher zurückführt, statt Netzverluste auszugleichen, und dass sie den Speicher bei jedem Umlauf durchmischt. Der Punkt wird ausführlich im Beitrag zur Warmwasser-Zirkulationsleitung behandelt.
Die Einstellungen, die die Schichten zerstören
Der Ladevolumenstrom
Ein zu hoher Ladevolumenstrom bringt Energie schneller ein, als der Speicher sie einsortieren kann, und der eintretende Strahl durchschlägt die Schichten, statt sie von unten zu speisen. Bei einem Speicher mit Wärmetauscher gilt der erste Blick der Drehzahl der Primärpumpe, bevor man den Behälter selbst verdächtigt.
Fühlerlage und Solltemperatur
Ein zu tief sitzender Fühler zwingt den Erzeuger, das gesamte Volumen auf Solltemperatur zu bringen, was die Schichtung zwangsläufig aufhebt. Ein Fühler im oberen Bereich erlaubt ein Nachladen in Stufen. Die Solltemperatur selbst richtet sich nach dem tatsächlichen Bedarf und nach den nationalen Grenzwerten an der Zapfstelle, mit thermostatischem Mischer, sobald der Speicher wärmer läuft als dort zulässig.
Der Einbindepunkt der Zirkulation
Ein zu nah am Warmwasseraustritt eingebundener Zirkulationsrücklauf erwärmt genau die Zone, die am heißesten bleiben soll, und destabilisiert den oberen Speicherbereich. Die Einbindung auf einem mittleren Stutzen mit Schwerkraftbremse, ein zeitgesteuerter Pumpenbetrieb und eine durchgehende Dämmung der Leitung beseitigen den größten Teil der parasitären Durchmischung.
Was die Geometrie nicht löst
Das Volumen bleibt der erste Parameter
Eine perfekte Schichtung an einem zu kleinen Speicher liefert bei der zweiten Zapfung trotzdem lauwarmes Wasser. Die Geometrie optimiert die Nutzung des Volumens, sie schafft es nicht. Die Auslegung erfolgt vorgelagert, anhand der bei der Begehung erfassten gleichzeitigen Zapfungen, wie im Beitrag zum Speichervolumen für Warmwasser beschrieben.
Wenn der Raum den liegenden Speicher erzwingt
Die Wahl steht nicht immer offen. Dachboden, abgehängte Decke, Schräge, niedriger Schrank: Die verfügbare Höhe entscheidet vor allem anderen, und sie wird beim Ortstermin aufgenommen, bei dem der Techniker den Raum und die Position der Geräte dokumentiert. Dann geht es nicht mehr um Leistung, sondern um Montageabwägung, Platzbedarf und Befestigung, behandelt im Beitrag zur Wahl zwischen stehendem und liegendem Warmwasserspeicher. Der Mehraufwand im Betrieb wird dann mit der obigen Tabelle beziffert und ins Angebot geschrieben.
Was vor der Festlegung zu prüfen ist
- Tatsächliche lichte Höhe, bei geöffneter Revisionsklappe gemessen und nicht aus dem Plan.
- Lage des Reglerfühlers und Zugänglichkeit des mittleren Stutzens.
- Verfügbarer Ladevolumenstrom am Erzeuger und Pumpendrehzahl.
- Gewählte Solltemperatur und thermostatischer Mischer am Austritt.
