Warmwasserspeichergröße und Einsparungen mit Warmwasser-Wärmepumpen

Die Speicher- und Mischungsformeln werden hier aus dem Energieerhaltungssatz hergeleitet, mit einer Wasserdichte von 1 kg/L und einer spezifischen Wärmekapazität von 4180 J/(kg·K). Letztere und das durchgerechnete Aufheizbeispiel für 150 L stammen aus Nel, Booysen and van der Merwe (2016), § Energy consumption, Eq. (2), DOI:10.1016/j.esd.2016.03.006.

Die Bemessungszapfmenge ist der größere Wert aus der größten Einzelzapfmenge und der Tageszapfmenge multipliziert mit dem Zapfanteil während der Sperrzeit. Eine konservative Warmwasserreserve beträgt $UA(T_s-T_r)t_{off}/[rho c_p(T_s-T_c)]$. Diese Reserve wird vor der Division durch den nutzbaren Volumenanteil $u$ addiert. Für das aus der Wärmebilanz ermittelte Volumen gilt zusätzlich eine Bedingung zur Temperaturhaltung. Das Umstellen der Abkühlungsbeziehung bei homogener Speichertemperatur ohne Zapfung, $T_r+(T_s-T_r)exp[-UA,t_{off}/(rho c_pV)]ge T_{use}$, ergibt
$V_R=frac{UA,t_{off}}{rho c_pln[(T_s-T_r)/(T_{use}-T_r)]}$
für $T_r<T_{use}$. Das ausgewiesene Mindestvolumen ist der größere Wert aus dem Volumen nach der Zapfwärmebilanz und $V_R$. Liegt die Raumtemperatur auf oder über der Zapftemperatur, ist der Wärmeverlust null oder beträgt die Sperrzeit null, ist diese zusätzliche Untergrenze null. Bei Gleichheit erreicht der Speicher ohne Zapfung am Ende der Sperrzeit gerade noch die Zapftemperatur. Diese gesonderte überschlägige Prüfung weist keinen Versorgungskomfort für eine beliebige Zapffolge nach.

Dies ist eine überschlägige Speicherbemessung, keine zertifizierte Erststunden-Zapfleistung.

Der tägliche Bereitschaftswärmeverlust beträgt bei voller Speichersolltemperatur $UA(T_s-T_r)times24$ h. Tägliche Zapfwärme und Bereitschaftswärmeverlust ergeben zusammen $Q_d$. Bei einem Wärmeanteil der Widerstandsheizung $b$ beträgt der Strombedarf $Q_d[(1-b)/COP+b]$. Der COP wird zwischen zwei vom Nutzer eingegebenen Stützpunkten bei der gewählten Speichertemperatur linear interpoliert; eine Extrapolation ist nicht zulässig.

Das Aufheizen ohne Zapfung wird durch die exakte Lösung von $C,dT/dt=P-UA(T-T_r)$ beschrieben, einschließlich des Grenzfalls ohne Wärmeverlust. Dieselbe Bilanz erster Ordnung beschreibt die Abkühlung bei homogener Speichertemperatur ohne Zapfung. Die Heizleistung muss die Wärmeverlustleistung bei Speichersolltemperatur übersteigen. Die täglich benötigte Heizfreigabezeit beträgt $(1-b)Q_d/P_{hp}+bQ_d/P_{el}$, wobei ein aufeinanderfolgender Betrieb angenommen wird.

Die Jahressummen beruhen auf 365 identischen Tagen. Die jährliche Nettoeinsparung ergibt sich aus den Stromkosten der Widerstandsheizung abzüglich der Stromkosten der Wärmepumpe und der zusätzlichen Wartungskosten; die statische Amortisationszeit ist die Mehrinvestition einschließlich Montage geteilt durch die positive jährliche Nettoeinsparung.

Die Animation zeigt eine ideale Kolbenströmung bei einer Mischwasserzapfung und endet beim Erreichen der vorgesehenen Zapfmenge oder der Nutzvolumengrenze. Das gesonderte Zapfdiagramm vergleicht diese Grenze mit $T_{out}=T_c+(T_s-T_c)e^{-V_{withdrawn}/V}$ für einen vollständig durchmischten Speicher, ohne Kaltwasserbeimischung an der Zapfstelle, Nachheizen oder Bereitschaftswärmeverlust.

• Voreingestellt sind ein Speicher mit 200 L, täglich 200 L Mischwasser bei 40 °C, eine Speichersolltemperatur von 60 °C und eine Kaltwasserzulauftemperatur von 15 °C. Die voreingestellten Werte für UA, nutzbaren Volumenanteil, Heizleistungen, COP-Stützpunkte, Zusatzheizungsanteil und Kosten sind ausdrücklich Szenarioannahmen und keine Katalogkennwerte oder Marktpreise.
• Beide Alternativen verwenden dasselbe Speichervolumen, denselben UA-Wert und denselben Mischwasserbedarf. Für ein Austauschgerät mit anderer Wärmedämmung ist eine gesonderte Berechnung erforderlich. Das überschlägig erforderliche Speichervolumen verwendet den für den gewählten Speicher eingegebenen UA-Wert; aktualisieren Sie diesen beim Wechsel der Produktgröße.
• Verwenden Sie die mittlere Wärmeleistung und den über den Aufheizzyklus gemittelten COP einschließlich der elektrischen Leistungsaufnahme von Ventilator und Verdichter bei der eingegebenen Speichertemperatur. Die Zusatzheizung hat einen Umwandlungswirkungsgrad von eins. Der eingegebene Wärmeanteil der Zusatzheizung umfasst jede erforderliche Schnellaufheizung oder sonstigen Ersatzbetrieb; das Werkzeug erstellt keinen Hygienezeitplan.
• Der Bereitschaftswärmeverlust setzt voraus, dass der gesamte Speicher den ganzen Tag auf Solltemperatur bleibt. Energiebedarf und Reserve für die Sperrzeit werden dadurch konservativ abgeschätzt. Die Abkühlung bei homogener Speichertemperatur ohne Zapfung legt zusätzlich ein Mindestvolumen zur Temperaturhaltung fest. Diese Näherung ist unabhängig von der in der Animation dargestellten Temperatur der warmen Schicht.
• Der gesamte angegebene Tagesbedarf bezieht sich auf Mischwasser bei einer einheitlichen Zapftemperatur. Berücksichtigen Sie Wärmebedarf für Verteilung und Zirkulation außerhalb dieses Werkzeugs. Angenommen wird ein äquivalentes Heizzeitfenster; Spitzenzapfung und Zapfmenge während der Sperrzeit werden durch den größeren der beiden Gesamtwerte abgedeckt und nicht doppelt addiert.
• Geldbeträge sind Zahlenwerte in einer einheitlichen Landeswährung; die Tarifeinheit ist 1/kWh, und die Beschriftungen geben die Währungsbasis an. Stromtarife, Mehrinvestition einschließlich Montage und Wartungskosten sind Nutzerannahmen mit Stand vom 27. Oktober 2026.
• Die in den Prüfungen zitierten Herstellerdaten gelten ausschließlich für das ältere Modell WWK 300 und dessen veröffentlichte Prüfbedingungen; sie legen nicht die allgemeine voreingestellte COP-Kennlinie dieses Rechners fest.
• Einheitenanzeige: Die US-Umschaltung der Anzeige rechnet Temperaturangaben in °F um und stellt unterstützte Leistungseinheiten um. Die Literfelder behalten L bei. Geben Sie US-Einheiten ausdrücklich an, etwa 50 gal oder 2 gal/min; die Eingabeauswertung rechnet diese in die Berechnungseinheiten um. Die Volumenvergleichstabelle zeigt Liter und US-Gallonen nebeneinander.

Für überschlägige Speicherbemessungen und Energievergleiche der häuslichen Trinkwassererwärmung mit flüssigem Wasser, einem gegenüber der Umgebung wärmeren Speicher und Kaltwassertemperatur < Zapftemperatur < Speichertemperatur. Verwenden Sie COP-Stützpunkte für dieselbe Speichertemperatur und Betriebsart; dieses Modell berechnet den COP nicht aus einem Kältemittelkreisprozess und zertifiziert kein Produkt. Die alleinige Interpolation anhand der Lufttemperatur erfasst weder Luftfeuchte noch Abtauung, Taktbetrieb, Strömungswiderstände in Luftkanälen oder Raumauskühlung. Die Wärmeleistung wird gesondert eingegeben und muss die Umgebungsbedingungen berücksichtigen.

Hygiene und Verbrühschutz: Dieses Werkzeug kann weder das Überleben von Legionellen vorhersagen noch die Temperatur im gesamten Speicher oder Rohrnetz nachweisen. Die öffentlich zugänglichen Hinweise des DVGW nennen mindestens 55 °C im gesamten Zirkulationssystem und weisen darauf hin, dass periodisches Hochheizen den ordnungsgemäßen Betrieb nicht ersetzt. Beachten Sie DVGW W 551 (2004-04); auf seiner öffentlich zugänglichen Installationsseite führt der DVGW W 551-1 (2026-05) als Entwurf auf, abgerufen am 27. Oktober 2026. Prüfen Sie die jeweils gültige Norm und die für das Gebäude geltenden örtlichen Vorschriften. Der Warnhinweis bei Speichertemperaturen unter 60 °C ist keine Konformitätsbewertung. Lassen Sie die Anforderungen an Speicherung, Zirkulation, Wasseraustausch und Verbrühschutz von einem qualifizierten Fachplaner festlegen. Verwenden Sie Zeitschaltung oder abgesenkte Solltemperaturen nicht allein auf Grundlage der prognostizierten Einsparungen.

Nicht enthalten sind eine detaillierte stündliche Simulation des Versorgungskomforts, eine Zertifizierung der Erststunden-Zapfleistung, die drucktechnische Auslegung des Speichers, die Bemessung von Sicherheitsventilen oder die Stromkreisbemessung. Installation, elektrische Anschlüsse und Inbetriebnahme gehören in die Hände einer qualifizierten Fachkraft. Verwenden Sie bei EcoCute, Splitgeräten, liegenden Warmwasserspeichern oder anderen Bauarten deren tatsächliche Leistungsdaten und nutzbares Volumen, statt die dargestellte vertikale Schichtung vorauszusetzen.