Pufferspeicher mit (PV-)Heizstab Schichtung "herunterdrücken"

[CHM]

Hallo Zusammen!

Ich habe den Pufferspeicher (800l) meiner Pelletheizung (Solarfocus Ecotop zero 20) mit einem elektrischen Heizstab (3x2kW) erweitert.
Der Heizstab wird in 2kW-Stufen phasenweise zugeschaltet je nach PV-Überschuss, wenn nix anderes mehr (Haushalt, 2x Wallbox) elektrische Leistung abnimmt.

Der Pufferspeicher hat 4 resp. 5 Höhenniveaus mit folgendem Anschluss:

oben im Deckel: Vorlauf Frischwassermodul
erster Anschluss von oben: Vorlauf vom Pelletkessel und Fühler Brauchwasserbereich
zweiter Anschluss von oben: Vorlauf Heizkreis und Fühler HK-Puffer oben
dritter Anschluss von oben: Rücklauf Heizkreis/Frischwassermodul und Heizstab 3x2kW
unterster Anschluss: Rücklauf Pelletkessel und Fühler HK-Puffer unten

Das (Bimetall-)Thermostat des Heiztabes steht auf 85°C, die Steuerung des Heizstabes schaltet bei 82°C an einem der Fühler ab.
Meist schaltet das Thermostat des Heizstabes immer wieder ab, bevor einer der Fühler 82°C erreicht - so ab 75°C im oberen Bereich.
Der Pelletkessel lädt den Puffer auf max. 68-70°C

Wenn nun an einem sonnigen Tag ohne sonstigen Verbrauch der Heizstab länger mit mehr als eine Phase aktiv ist, so erwärmen sich die oberen beiden Fühler bis auf 82°C.
Der Heizkreis nimmt aber nur auf dem zweiten Anschluss von oben ab und unser Warmwasser-Verbrauch ist marginal.
Daher verbleibt in solchen Konstellationen in oberen fast einem Drittel des Puffers sehr heißes Wasser, während der Fühler HK-Puffer oben (zweiter Anschluss von oben) schon wieder eine Anforderung an den Heizkessel auslöst.

Bekomme ich das mit, so kann ich durch Öffnung des RLA-Mischers im Kessel und Einschalten der RLA-/Pufferlade-Pumpe die heiße Schicht "herunterdrücken" bzw. etwas mit dem kälteren Bereich durchmischen (etwa auf 60°C am Fühler Brauchwasserbereich). Dadurch kann ein Kesselstart um mehrere Stunden verzögert werden ohne die Warmwasser-Versorgung zu stören.

Nun ist diese Methode derzeit nur manuell möglich und nimmt zudem den Umweg über den Kessel, welcher dadurch natürlich wieder erwärmt wird und abstrahlt. Von Kondenswasser gehe ich in dieser Phase nicht mehr aus.

Falls jemand meine Darstellung verstanden haben sollte:
Hat jemand einen Vorschlag, diese "Umschichtung" des heißen Pufferbereiches ohne Einsatz der RAL-/Pufferladepumpe umzusetzen?
Ich könnte mir eine zusätzliche kleine Pumpe parallel zum Kessel vorstellen, allerdings bräuchte diese elektrische "Sperrventile", um den normalen Kreislauf bei Kesselbetrieb nicht zu stören.

Vielleicht hat ja jemand schon mal einen gleichen oder ähnlichen Prozess umgesetzt.

Gruß,
Christian

 

[Heizer21]

Ich verstehe dein Anliegen.
Das Warmwasser mit Solar Strom zu erwärmen, ist in sofern sinnvoll, als dann der Kessel tiefer modulieren und ggf kondensieren könnte. Die Spitzen werden dann meistens über solarstrom geheizt, vor allem im Sommer.
Vielleicht kann man eine Sommer/Winterumschaltung einbauen, so dass im Winter elektrisch zu unters im Speicher und im Sommer oben geheizt wird.
Das macht aber nur Sinn, wenn
- dein Pelletkessel schon perfekt eingestellt ist und schon bei Aussentemperaturen um unter die 10c nur 1-2x am tag startet und dann mehrere Stunden mit tiefster Leistung lauft.
- du deine WW Bedarf genau kennst und dieser ebenfalls schon optimiert ist.

 

[mad-mike]

Moin, bei mir wird diese Patrone in 30 Watt Schritten geregelt. Von 0/30 bis 4500 Watt...

Dabei habe ich die Elektro Patrone neben dem Puffer mit einer lade Pumpe installiert.

Der Schichtet oben in den Puffer, und drückt quasi unten das kalte raus....

Alternativ könnte man ja auch einen 2ten heizstab (unten) verbauen...

Wenn man eine Pumpe am Puffer installiert, muss man aufpassen das die Strömung nicht die Schichtung kaputt macht.

 

[Austro-Diesel]

Zwei Heizpatronen oder eine (sehr kleine) Umwälzpumpe die aktiv wird, wenn oben nix mehr an Wärme reinpasst.

Wir haben einen Fronius Ohmpilot, der die Überschussleistung stufenlos in den mittig angebrachten 4,5-kW-Heizstab "jagt". Wegen derselben Problematik wie bei dir habe ich dann eine kleine Pumpe angebracht die oben absaugt und unten wieder einspeist. Das funktioniert recht deutlich, die Schichtung ist in Nullkommanix zerstört, der Puffer hat durchgängig annähernd dieselbe Temperatur.

An der Steuerung bastelt mein Bruder noch, die Pumpe soll ja erst loslaufen, wenn der Puffer bis zum Heizstab wirklich voll ist (also dieser das erste Mal abschaltet) und der Heizstab weiterhin Strom bekommt. Wird wohl auch auf eine fest eingestellte Nachlaufzeit (zB 10 Minuten) herauskommen, da bei wechselhaftem Wetter oder starkem impulsartigen Eigenverbrauch (zB beim Kochen) immer wieder auch mal vorübergehend null Heizleistung anliegt.

 

[CHM]

Na da kommen wir der Sache ja schon näher ... vielen Dank!
Was für einen Typ Pumpe hast du denn verwendet?

 

[Austro-Diesel]

Die hier:

Amazon.de

Dazu braucht man bei diesem Angebot noch die WILO Isolierschale oder man muss etwas Kreatives herumbasteln.

 

[S.Hammer]

Hallo,
ich habe einen ähnlichen Aufbau, bei mir geht dann aber die ÖL heizung nicht an.
Bei mir wurde der ehemalige TW Speicher Fühler auf Höhe / Mitte des Speichers platziert Einstellung 50-55 Grad.

Das reicht zur Trinkwasserherstellung 50 Grad über die Friwa.
(ab Einbau Heizstab in 6/23 bis Sept. 23 ausschließlich über den Heizstab mit PV Überschuss)

Vielleicht ist das ja mal ein Ansatz ?

Ich kämpfe noch mit hohen Vorlauftemperaturen in der Übergangszeit ( 85 Grad durch den Heizstab) im Winter gibt sich das.

Plan ist es im Sommer über den TW Fühler (alte TW Stellung) zu fahren
und im Winter (alte Heizungseinstellung 2x ** ) über einen Fühler im Vorlauf und nen Mischer die Temperaturspitzen abzufedern.

Grüße S.Hammer

 

[mad-mike]

Die hier:

Amazon.de

Dazu braucht man bei diesem Angebot noch die WILO Isolierschale oder man muss etwas Kreatives herumbasteln.

Wäre es nicht ratsam was kleines zu nehmen?

Ich denke da an eine Zirkulations Pumpe oder so...

Meine Para mit pwm Ansteuerung ist bei 5% noch so stark das ich den Durchfluss noch zusätzlich drosseln musste.

Nur so als Überlegung. Man will ja nicht ruckartig den Puffer aufwirbeln, sondern die Schichtung runter drücken...

 

[CHM]

Wäre es nicht ratsam was kleines zu nehmen?

Ich denke da an eine Zirkulations Pumpe oder so...

Meine Para mit pwm Ansteuerung ist bei 5% noch so stark das ich den Durchfluss noch zusätzlich drosseln musste.

Nur so als Überlegung. Man will ja nicht ruckartig den Puffer aufwirbeln, sondern die Schichtung runter drücken...

Bei meiner Suche nach einer geeigneten Pumpe ist mir genau das bewußt geworden: alle viel zu kräftig ...
Hast du einen Beispiel-Typ für mich?

 

[cephalopod]

Bei meiner Suche nach einer geeigneten Pumpe ist mir genau das bewußt geworden: alle viel zu kräftig ...
Hast du einen Beispiel-Typ für mich?

Die Vortex BWO 155?

Lässt sich auf 2000 UpM schalten und schafft dann ca. 350 l/h

 

[mad-mike]

Bei meiner Suche nach einer geeigneten Pumpe ist mir genau das bewußt geworden: alle viel zu kräftig ...
Hast du einen Beispiel-Typ für mich?

Mathematik sagt, ich brauche gerade Mal 85 Liter für 1,5 kW. Da ich eine Leistung von 15 bis 4500 Watt übertragen möchte, habe ich mich für eine pwm Pumpe entschieden. In meine fall eine wilo. Das Teil heißt:

Rs 15 7.0 pwm

Dazu kommt, das die pwm Steuerung die Pumpe bei einer Leistung von 5% immer noch soviel Kraft hat, das die Pumpe takten würde.

Hier habe ich also eine drossel gebaut. Also im Endeffekt eine Dichtung mit kleinem innen Durchmesser (8mm) in die Verschraubung gelegt. Hier muss ich noch Mal bei weil die 8 mm zu gross sind.

Wir sowas aussieht, Google Hahnscheibe.

Theoretisch könnte ich auch nen flowmeter einbauen.

Bei solchen Vorhaben würde ich auf eine Drehzahl geregelte Pumpe zurück greifen (pwm, 0-10 Volt, modbus, was auch immer) , oder aber eine Steuerung wo im Nulldurchgang schalten kann. Sonst takten sich die relais zu Tode und geht schnell kaputt.


Und wenn ich überlege, das der Durchfluss bei mir mit 5% der pumpen Leistung und einer drossel immer noch so hoch ist, das problemlos 1,5kw übertragen werden können, wird es bei geringerer Leistung auch takten. Also hier muss ich noch Mal bei.

 

[Austro-Diesel]

Was bringt die Aufrechterhaltung der Schichtung mit all dem Aufwand?

 

[mad-mike]

Ich weiss was passiert, wenn die Pumpe einfach los rennt. Das gibt verwirbelungen im Puffer, bis hin zu einer nicht mehr nutzbaren Suppe ..

 

[Austro-Diesel]

Das ist klar, aber was ist das Problem dabei? Wenn der Puffer — vertikal geschichtet — bis zur Hälfte auf 80° C durchgeladen ist und dann die Pumpe eingeschaltet wird, dann ist nach einer Stunde der ganze Puffer "umgerührt" und knapp halb durchgeladen, auf ca. 55° C über alles. Währenddessen kann wunderbar elektrisch weitergeladen werden. Endet die elektrische Ladung, dann lässt man die Pumpe stoppen. Bei Wärmeentnahme stellt sich wieder eine Schichtung ein. Fertig.

Was ist der Nachteil der verlorenen Schichtung? Ich kann den nicht erkennen. Das funktioniert so bei uns ganz hervorragend!

Zumindest wir kriegen mit unseren PV-Überschüssen den leeren Puffer sowieso nicht an einem Tag ganz voll. Und auch mit der Wärmeentnahme im Sommer für die Keller-Temperierung nicht an einem Tag leer, eher sind da zwei bis drei Tage nötig. Für eine volle Pufferladung brauchen wir rund 75 kWh, das ginge sich auch nur an wenigen Tagen im Jahr aus.

 

[JSchnell]

Ein Schichtenspeicher lagert das Wasser in unterschiedlichen Schichten, die den verschiedenen Wasserdichten entsprechen. Das spart Energiekosten, da das benötigte Wasser immer der entsprechenden Schicht entnommen werden kann.
Bei einer Zerstörung dieser Schichtung wird der Schichtenspeicher zum normalen Pufferspeicher, energetisch ungünstiger muss daher früher nachgeheizt werden. And es dauert einige Zeit, bis die Schichtung wieder hergestellt ist ist.

Aber ...
das gilt natürlich nur bei vergleichbar gespeicherten Energie Level. Natürlich wäre es besser, auch die PV-Enegie via ständiger Umwälzung unten entnehmen und oben wieder aufgeheizt einzulagern. Insofern ist mein mittiger Heizstab hier so oder so zerstörerisch für die Schichtung. er wirkt alleine ja nur in den oberen Bereich. Ohne die Durchmischung hab ich dann im Extremfall, oben 80++K während unten nur 40--. Da sind dann 60 MW besser zumal ja immer noch +20K Geladen werden können.

Natürlich ist das im Sinne der IDEE Schichteinspeicher nicht optimal, aber um Längen besser als nix. Oder wie in meinem Fall passiert, der Puffer oben zu heiß wurde und die Anlage die Wärme im Hochsommer in die HKs bei max VLT gejagt hat.

MfG