Vitotwin: 3 technische Fragen - Pufferspeicher/ 3-Wegeventil/ Leistung

Hallo Alex,

Zitat von AlexDD

1. Kann man das VitoTwin 300-W auch gänzlich ohne Puffer betreiben?

Können kann man, aber empfehlen würde ich das nicht. Auch wenn die neuen Geräte modulieren können, wird das Gerät im Betrieb ohne Puffer einen Taktbetrieb mit sehr kurzen Laufzeiten fahren. Das ist schlecht für den elektrischen Wirkungsgrad: Der Stirling braucht 5-10 Minuten um seine volle Leistung zu erreichen, und im Betrieb ohne Puffer dürfte er das in der Übergangszeit kaum jemals schaffen.

Hinzu kommt, dass eine Bedingung für die BAfA-Förderung (1.500 EUR) ein Mindest-Puffervolumen von 400 l ist, d.h. wenn Du dieses Volumen nicht nachweisen kannst, bekommst Du keine Förderung. Ein anständiger Speicher kostet m.W. weniger als 1.500 EUR, d.h. Du bekommst ihn praktisch von der BAfA geschenkt.

Zitat von AlexDD

Ich könnte jetzt an Stelle de WW-Speichers einen Puffer-Speicher mit WW-Tauscher stellen,

Das ist genau das, was ich Dir empfehlen würde.

Zitat von AlexDD

müsste dann aber auch für die Heizung hochgehen, was natürlich dem Brennwerteffekt nicht gut tun würde.

Musst Du nicht, wenn Du z.B. den von Viessmann empfohlenen Schichtspeicher Vitocell 340 M nimmst. Wir haben so einen, fahren damit oben im WW-Bereich Temperaturen von 49°C bis 54°C und unten im Heizungsbereich meist Rücklauftemperaturen um 30°C, also ideal für den Brennwerteffekt.

Zitat von AlexDD

2. Kann das VitoTwin direkt ein 3-Wegeventil und WW-Vorang steuern?

Das Vitotwin kann ein 3-Wegeventil steuern und auch WW-Vorrang, z.B. wenn man einen getrennte Speicher für WW und Heizung/Puffer hat. Das wäre dann die Viessmann-Anlagenausführung 2, die aber bei Dir aus Platzgründen nicht in Frage kommt. Wenn man einen gemeinsamen Schichtspeicher für Warmwasser und Heizung hat (z.B. den 340 M), braucht man aber für den WW-Vorrang kein eigenes Dreiwegeventil: Da die Vorlauftemperatur bei Warmwasserbereitung stets deutlich oberhalb der Heizungs-/Puffertemperatur liegt, füllt sich automatisch der Warmwasserbereich zuerst (das heiße Wasser steigt von selbst nach oben, weil es etwas leichter ist als kühleres Wasser).

Zitat von AlexDD

3. Wenn ich für's Haus z.B. aktuell 8KW benötige (ca. 5° außen, also Standard im Winter), welche Leistung gibt dann der Sterling (el/therm) und welche Leistung der Brenner ab?

Wenn 8 kW Wärme benötigt werden, läuft der Stirling durch und gibt konstant 6 kW Wärme und 1 kW Strom ab. Weil das nicht ausreicht, schaltet sich von Zeit zu Zeit im Taktbetrieb der Zusatzbrenner zu, und zwar mit seiner üblichen Leistung von 6-12 kW. Der Taktbetrieb schadet in dem Fall nichts: Der Zusatzbrenner ist ein ganz normales Gas-Brennwertgerät und würde ja genau so takten wenn man ihn allein bei einem Wärmebedarf von 2 kW betreiben würde. Die Regelung stellt über unterschiedliche Ein- und Ausschalt-Temperaturniveaus für die beiden Brenner sicher, dass in dieser Betriebsweise der Stirling niemals ins Takten kommt.

Zitat von AlexDD

Und noch eine Verständnisfrage: Ist es richtig, dass der Sterling ohne Brennwerteffekt arbeitet und es somit für den Wirkungsgrad egal ist, ob VL/RL 70/50 oder 50/30 sind?

Nein, das ist falsch! Der Stirling arbeitet genau so als Brennwertgerät wie der Zusatzbrenner, weil die Abgase beider Brenner durch denselben Wärmetauscher einschl. Kondensator gehen. Deswegen eignen sich die Stirling-Geräte besonders gut für Objekte mit relativ hohem Wärmebedarf (unter 25.000 kWh/Jahr würde ich keinesfalls gehen, 30.000 ist besser) aber niedrigen Rücklauftemperaturen (Flächenheizung oder großzügig dimensionierte Radiatoren).

Gruß, Sailor

Zitat von AlexDD

1. mein derzeitiger WW-Speicher hat einen Durchmesser von 60cm. 80cm bekomme ich vielleicht gerade noch so hin. 100cm aber auf gar keinen Fall.

So ein Speicher könnten wir ggf. liefern.

Zitat von AlexDD

Das Problem mit der Takterei bei Wämebadarf zwischen 6 und 12KW stellt sich dann ja auch nicht.

Ein Stirling würde für mich nur in Frage kommen, wenn es nur die Möglichkeit der Wandmontage gebe. Das Geld wird mit dem Strom verdient. Im Frühjahr und Herbst kommt man mit ca. 2 bis 4 kW Heizleistung im EFH hin. Im Sommer wird der Stirling so gut wie kein Strom liefern. Bis der Strom liefert ist muss er schon fast wieder abschalten, denn der von Dir angedachte Speicher hat ca. 500 L Volumen. Der Speicher sollte immer so ca. 50°C haben, damit die von Dir gewünschte WW-Entnahme auch zur Verfügung steht. Zum Aufheizen des Speichers auf 60°C benötigt der Stirling ohne Zusatzbrenner etwa 1 Std. Dabei produziert dieser gerade mal 0,6 bis 0,7 kWh.

Schick mir mal Deine jetzigen Verbrauchsdaten per Email, dann macht mal eine Berechnung. Emailadresse hast Du ja.

Zitat von ecopowerprofi

Zum Aufheizen des Speichers auf 60°C benötigt der Stirling ohne Zusatzbrenner etwa 1 Std. Dabei produziert dieser gerade mal 0,6 bis 0,7 kWh.

Hi ecopowerprofi,

also so schlecht ist der elektrische Wirkungsgrad beim Stirling nun auch wieder nicht. Wenn er anläuft, hat er nach ca. sechs Minuten etwa 800 Watt erreicht, nach etwa neun Minuten läuft er auf Vollleistung (1000 Watt). Das heißt, beim Anlaufen gehen im Vergleich zur Nennleistung maximal 60 Wh verloren. Außerdem verbraucht das Gerät intern ca. 50 W für Pumpen, Regelung etc. Bei einer Stunde Laufzeit werden somit knapp 0,9 kWh Nutzstrom erzeugt.

Zitat von ecopowerprofi

Der Speicher sollte immer so ca. 50°C haben, damit die von Dir gewünschte WW-Entnahme auch zur Verfügung steht.

Im Eingangsbeitrag war sogar die Rede von 55°C. Der Knackpunkt ist aus meiner Sicht die Frage, ob der von Dir empfohlene "schlanke" Speicher analog zur Viessmann-Anlagenkonfiguration 1 als Schichtspeicher (Frischwasserstation) betrieben werden kann. Wenn ja, kann man ohne Weiteres im oberen Teil Warmwassertemperaturen von 55-60°C fahren und hat dennoch unten Rücklauftemperaturen (bei einem Niedertemperatur-Heizsystem) von 30°C. Für die Warmwasserbereitung ist der Stirling wegen der geringen Leistung (6 kW) und Spreizung (maximal 10-12K) sowieso nur eingeschränkt geeignet. Wenn, wie vom Threadstarter beschrieben, häufig Stoßbelastungen durch Bäder auftreten, schafft die dafür benötigte WW-Leistung in jedem Fall nur der Zusatzbrenner (dann allerdings mit Brennwerteffekt). Bei dem beschriebenen Profil glaube ich kaum, dass der Stirling mehr als ein Drittel des Warmwasserverbrauchs überhaupt abdecken kann.

Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit (oder Unwirtschaftlichkeit) eines Stirling-BHKW ist nicht der Warmwasserverbrauch, sondern der Heizwärmeverbrauch: Wenn der groß genug ist (so dass in der Heizperiode Laufzeiten über 3000 Stunden zusammenkommen) und die Rücklauftemperaturen i.d.R. unter 40°C liegen (damit der Brennwerteffekt greift), kann sich ein Stirling lohnen. Wenn aus technischen Gründen deutlich höhere Rücklauftemperaturen gefahren werden müssen, ist einer der zwei wesentlichen Vorteile des Stirling - nämlich die Brennwert-Nutzung - dahin und es bleiben nur noch die niedrigeren Wartungskosten.

Gruß, Sailor

Zitat von sailor773

Für die Warmwasserbereitung ist der Stirling wegen der geringen Leistung (6 kW) und Spreizung (maximal 10-12K) sowieso nur eingeschränkt geeignet.

Meine Äußerungen bezogen sich auf den Sommerbetrieb und ich wollte verdeutlichen, dass dann vom Stirling keine nennenswerte Stromerzeugung erwartet werden kann. Was Du ja bestätigt hast.

Aber auch im Frühjahr und Herbst kommt u.U. je nach Wärmebedarf auf Grund der hohen thermischen Leistung nur wenig Strom zusammen.

Zitat von AlexDD

Das klingt ja jetzt nicht so prickelnd.

Der Sirling kann 100% des WW-Verbrauches abdecken nur die Strommenge die dabei produziert wird ist nicht prickelnd. Man kann die Zusatzheizung ausschalten, dann dauert es etwas länger bis der WW-Vorrat wieder aufgefüllt ist. Was aber egal wäre, da ja alle Mitbewohner am Ende des "Waschtages" sauber wären und erst mal kein WW mehr in großen Mengen benötigt wurde.

Zitat von AlexDD

Das klingt ja jetzt nicht so prickelnd. Ich war schon davon ausgegangen, dass die Therme im Sommer aus bleiben kann und erst ab 0° zum Heizen benötigt wird...

Hi Alex,

im "Sommer" (der 2013 im Juli stattfand) sicher, aber Du schreibst in Deinem Startbeitrag, dass Euer Haus bei ca. 5°C bereits 8 kW Wärmeleistung braucht. Da der Stirling nur 6 kWth bringt, werdet Ihr also bei Temperaturen unterhalb schätzungsweise 8°C zum Heizen von Zeit zu Zeit den Zusatzbrenner benötigen.

Zitat von ecopowerprofi

Aber auch im Frühjahr und Herbst kommt u.U. je nach Wärmebedarf auf Grund der hohen thermischen Leistung nur wenig Strom zusammen.

Grundsätzlich richtig: Der jährliche Heizwärmebedarf ist entscheidend, und den kennen wir noch nicht. Aber zum Vergleich: Bei unserem Haus ist die Heizleistung bei 5°C geringer, nämlich nur 5-6 kW (da läuft der Stirling noch allein). Außerdem haben wir eine Solarthermie. Trotzdem hat unser Stirling zwischen Sept. 2012 und Juni 2013 insgesamt 4350 Laufstunden geschafft. 2013/14 werden es wegen des warmen Winters vielleicht nur 4100 Stunden. Man kann das sicher nicht linear hochrechnen, aber sofern die Angabe mit den 8 kW Heizwärmebedarf bei 5°C stimmt, würde es mich sehr wundern, wenn damit im Durchschnitt weniger als 4-4500 Laufstunden im Jahr zusammenkommen würden. Das bedeutet dann gute 4.000 kWh nutzbaren Strom. Bei einem Jahresbedarf von 9.000 kWh (davon mindestens 5.000 in der Heizperiode) würde ich erwarten, dass mindestens 3.000 kWh aus dem BHKW gedeckt werden, mit etwas Glück und geschickter Schaltung vielleicht auch 3.500 kWh.

Zitat von ecopowerprofi

Der Sirling kann 100% des WW-Verbrauches abdecken nur die Strommenge die dabei produziert wird ist nicht prickelnd. Man kann die Zusatzheizung ausschalten, dann dauert es etwas länger bis der WW-Vorrat wieder aufgefüllt ist.

Eine Badewanne (200l, 40°C) braucht ca. 7 kWh Wärme. Wenn man ein paar Verluste rechnet, werkelt der Stirling daran also eine Stunde zwanzig Minuten: Natürlich nur, wenn die Heizung in der Zeit komplett abgeschaltet wird. Wenn ich aber lese

Zitat von AlexDD

Aktuell haben wir 300 l bei 60° vorrätig. Die werden gelegentlich (Familienbadetag ) leer! Weniger darf es daher auf keinen Fall sein, was für WW zur Verfügung steht. Und ein spezielles vorheriges Aufheizen ist auch keine Option, da die Badesessions eher spontan entstehen

dann würde ich davon ausgehen, dass sich grundsätzlich bei jeder größeren WW-Anforderung der Zusatzbrenner einschalten muss. Da der Zbr 18 kW bringt und der Stirling 6 kW, könnt Ihr also konservativ einen Stirling-Anteil am Warmwasser von 25% ansetzen. Der Rest ist upside potential. Die Jahreslaufzeiten müssen aus dem Heizbetrieb kommen, der in einem normalen Haushalt sowieso für 75-80% des Wärmebedarfs steht.

Unterm Strich bin ich (sofern das Problem mit dem Speicher befriedigend gelöst werden kann) nach wie vor der Meinung, dass der Stirling für Euch auch ohne "Faszinations-Bonus" das richtige BHKW ist.

Gruß, Sailor

Zitat von AlexDD

Könntest Du mir vielleicht schon mal Hersteller und Typ benennen

Kann ich leider nicht, da es sich um eine Modifikation eines bestehenden Speichers handelt. Das haben wir schon des öffteren gemacht. Wir suche den geeignetesten raus und lassen den dann z.B. höher bauen. Je weniger Änderungen es gibt um so preiswerter wird es.

Zitat von AlexDD

Sorry, hab' grade gesehen das ich mich da verschrieben habe. Ich meinte 8KW bei -5°. Heizlast sind ca. 12 KW. Könntest Du mit diesen Zahlen deine Überlegungen noch mal neu darlegen. Danke!

Oops! Das ändert natürlich einiges.

Unter den Umständen würde der Stirling in der Tat bis etwa 0°C die Heizung allein schaffen. Euren Jahreswärmebedarf allein für die Raumwärme würde ich auf der neuen Basis mal ganz grob auf 21.000 kWh schätzen. Für Warmwasser kommen vielleicht noch einmal 8.000 kWh dazu. Wenn man jetzt annimmt, dass der Stirling 90% des Heizwärmebedarfs abdecken kann und 25% des Warmwasserbedarfs, kommt Ihr insgesamt auf ca. 21.000 Stirling-kWh oder 3.500 Stunden im Jahr. Das ist so ungefähr die untere Grenze, wo m.E. noch ein Stirlinggerät sinnvoll eingesetzt werden kann.

In den 3.500 Stunden würde der Stirling ungefähr 3.300 kWh nutzbaren Strom erzeugen. Bei dem relativ hohen Jahresbedarf von 9.000 kWh schafft Ihr es vielleicht, 80-90% oder 2.700-2.900 kWh vom Stirling-Strom selbst zu nutzen. Man kann da über geschickte Einstellungen (Nutzung der Stromanforderungsfunktion) noch etwas dran drehen, aber das steht und fällt mit einem ausreichend großen Pufferspeicher.

Zitat von AlexDD

Ich brauch im Winter sowieso mind. 45° für die Heizung.

45°C Vorlauftemperatur bedeutet mit hydraulischem Abgleich 30 bis maximal 35°C Rücklauftemperatur. Das wäre für ein Brennwertgerät natürlich ideal.

Zitat von AlexDD

6-700l sollten es aber schon sein. Wenn der durchgeheizt ist, oben 60°, unten 40°,sollten da m.E. schon ganz ein paar Liter Wasser > 50° rauskommen. Und wann man es schafft, dass der Stirling möglichst früh losläuft, müssten die 6KW doch reichen, um da eine ganze Weile Wasser > 40°geliefert zu bekommen. Oder sehe ich das zu optimistisch?

Das "Durchheizen" des Speichers mit dem Stirling kann man erzwingen, indem man z.B. abends ab 17:00h (i.allg. hoher Strombedarf) und während der Nachtabsenkung die Zwangsladung laufen lässt (Zeitprogramm 5). Dann läuft der Stirling durch, bis "oben" Temperaturen oberhalb 60°C und "unten" oberhalb 50°C erreicht sind. Das bringt zusätzliche Laufstunden mit Stromerzeugung, allerdings zum Teil in der Schwachlastzeit: Lohnt sich nachts nur, wenn z.B. wegen mehrerer Kühlgeräte eine relativ hohe Grundlast anfällt (so 400 Watt sollten es schon sein). Aber der Preis dafür: Der Gesamt-Wirkungsgrad geht bei der Betriebsweise im Mittel um gute 5 Prozentpunkte zurück. Muss man ausprobieren ob sich das lohnt.

Gruß, Sailor