Hallo Forum, wie würdet ihr einen Algorithmus bauen, der den Füllstand (Wärme) eines Trinkwasser-Warmwasser-Speichers ermittelt? Das System sieht so aus: ein Warmwasserspeicher mit 300 L, ca. 1,7m hoch, 50cm Durchmesser, Heizwendel, elektrische Zuheizung, Zirkulation und Schichtlademöglichkeit. Ich habe 8 Temperaturfühler gleichmäßig über die Höhe verteilt. Dazu ein kleiner ATmega, der die Temperatur der Sensoren einliest. Soweit funktioniert das ganze sehr gut. Ich kann gut den Temperaturverlauf von oben bis unten sehen. Jetzt würde ich gerne aus den 8 Werten einen Füllstand in Prozent ableiten, mit dem man gut weiterarbeiten kann. Das Problem dabei ist, daß die Wärme gleichmäßig verteilt oder aber auch stark geschichtet sein kann. Dazu kommt noch das Temperaturen von bis zu 80°C auftreten können (Legionellenfunktion). Zum Beispiel: wenn oben keine 35°C mehr dann leer, also 0%; bei Legionellenfkt. = 200% Wie würdet ihr sowas ausrechnen? Es sollte aber auf dem ATmega berechenbar sein. Danke für Vorschläge
Rangi J. schrieb: > wie würdet ihr einen Algorithmus bauen, der den Füllstand (Wärme) eines > Trinkwasser-Warmwasser-Speichers ermittelt? So, dass er möglichst genau und möglichst zuverlässig funktioniert. > Das System sieht so aus: ein Warmwasserspeicher mit 300 L, ca. 1,7m > hoch, 50cm Durchmesser, Heizwendel, elektrische Zuheizung, Zirkulation > und Schichtlademöglichkeit. > Ich habe 8 Temperaturfühler gleichmäßig über die Höhe verteilt. Dazu ein > kleiner ATmega, der die Temperatur der Sensoren einliest. Soweit > funktioniert das ganze sehr gut. Ich kann gut den Temperaturverlauf von > oben bis unten sehen. Die einzige Frage ist: kannst du selbst allein an diesem Temperaturverlauf jederzeit erkennen, wie hoch das Wasser steht, welches der oberste, mit Wasser bedeckte Sensor ist? Wenn du das kannst, dann könnte es auch einen Weg geben, das mit dem µC zu lösen. Aber wenn du selbst den Füllstand an diesen Temperaturen nicht erkennen kannst, dann kann auch der µC das nicht. Denn wenn auch unbedeckte Sensoren über die Luft mitgeheizt werden und die selbe Temperatur wie die bedeckten anzeigen, dann kannst du prinzipiell nicht zuverlässig sagen, wo das Wasser steht. > Es sollte aber auf dem ATmega berechenbar sein. Der kann das Locker, denn du musst für den Füllstand ja gar nichts berechnen, sondern nur feststellen, welches der oberste mit Wasser bedeckte Temperaturfühler ist. Und dann den entsprechenden Wert aus einer Tabelle auslesen. > Wie würdet ihr sowas ausrechnen? Für eine halbwegs brauchbare Aussage müsste man ein paar Füllstände und ein paar Temperaturen dazu kennen.
Rangi J. schrieb: > Ich habe 8 Temperaturfühler gleichmäßig über die Höhe verteilt. Dazu ein > kleiner ATmega, der die Temperatur der Sensoren einliest. Soweit > funktioniert das ganze sehr gut. Ich kann gut den Temperaturverlauf von > oben bis unten sehen. Gibt es da große Temperaturunterschiede? > Jetzt würde ich gerne aus den 8 Werten einen Füllstand in Prozent > ableiten, mit dem man gut weiterarbeiten kann. Das Problem dabei ist, > daß die Wärme gleichmäßig verteilt oder aber auch stark geschichtet sein > kann. Dazu kommt noch das Temperaturen von bis zu 80°C auftreten können > (Legionellenfunktion). Eher ANTIlegionellenfunktion ;-) > Zum Beispiel: wenn oben keine 35°C mehr dann leer, also 0%; bei > Legionellenfkt. = 200% > Wie würdet ihr sowas ausrechnen? Wenn denn WIRKLICH nennenswerte Unterschiede in deinen Abschnitten auftreten, berechnet man für jeden Abschnitt die Wärmemenge einzeln und rechnet dann alles zusammen. https://de.wikipedia.org/wiki/Spezifische_W%C3%A4rmekapazit%C3%A4t E = cp T m Dabei muss man bei T aufpassen und einen gescheiten Nullpunkt wählen. Denn dein Speicher kann ja nicht auf 0K runtergekühlt werden ;-) > Es sollte aber auf dem ATmega > berechenbar sein. Der langweilt sich dabei zu Tode!
Lothar M. schrieb: > Die einzige Frage ist: kannst du selbst allein an diesem > Temperaturverlauf jederzeit erkennen, wie hoch das Wasser steht, welches > der oberste, mit Wasser bedeckte Sensor ist? Ein moderner Trinkwasserspeicher oder auch ein Pufferspeicher ist immer komplett gefüllt weil er unter dem Betriebsdruck des Trinkwassers / der Heizung steht. Rangi J. schrieb: > Jetzt würde ich gerne aus den 8 Werten einen Füllstand in Prozent > ableiten, Wo ist das Problem? Du nimmst die mittlere Temperatur der 8 Teilsegmente. Deine Höchsttemperatur entspricht 100%. Der Rest ist Prozentrechnung. p.s. "Füllstand" ist hier ziemlich verwirrend, siehe Antwort von Lothar. richtig wäre eher "gespeicherte Energie in Prozent".
Falk B. schrieb: > berechnet man für jeden Abschnitt die Wärmemenge einzeln und rechnet > dann alles zusammen. Wärmemenge? Ich glaube fast, du bist da eine Anforderungsklasse zu hoch und die Wassermenge reicht als erste Hürde...
Lothar M. schrieb: > Falk B. schrieb: >> berechnet man für jeden Abschnitt die Wärmemenge einzeln und rechnet >> dann alles zusammen. > Wärmemenge? > Ich glaube fast, du bist da eine Anforderungsklasse zu hoch und die > Wassermenge reicht als erste Hürde... Es braucht weder Wassermenge noch spezifische Wärmekapazitat. Er will ja nur eine relative Aussage. Also braucht es nur die mittlere Temperatur des Speichers und die Grenzen 0% = xx°C und 100% = yy°C.
Udo S. schrieb: > Ein moderner Trinkwasserspeicher oder auch ein Pufferspeicher ist immer > komplett gefüllt Ich kenne Länder, da steht der Wasserspeicher auf dem Dach und die Sonne ist die Heizung... ;-) Aber wenn er immer voll ist, dann ist es ja einfach. > p.s. "Füllstand" ist hier ziemlich verwirrend In der Tat.
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Lothar M. schrieb: > Temperaturverlauf jederzeit erkennen, wie hoch das Wasser steht, welches > der oberste, mit Wasser bedeckte Sensor ist? Der Wasserstand immer voll, es geht nur um Wärme Falk B. schrieb: > Gibt es da große Temperaturunterschiede? Ja, hier eine Auswahl: aktuell 41.0;38.0;33.5;30.5;25.5;21.5;20.5;19.0 beim Heizen 47.5;46.5;45.0;47.5;45.5;20.5;19.5;19.5 nach dem hochheizen 54.0;52.5;51.5;54.0;50.5;48.5;49.0;47.5 Antilegionellenfkt 77.5;76.0;73.5;72.0;72.0;71.5;70.0;66
Rangi J. schrieb: > Ja, hier eine Auswahl: Welcher dieser Zustände soll einer Anzeige von 100% entsprechen?
Lothar M. schrieb: > Welcher dieser Zustände soll einer Anzeige von 100% entsprechen? Ja genau, hier die Frage: wie würdet ihr das machen? 100% == alles wärmer als 35°C 100% == alles wärmer als 70°C die 35°C hab ich als untere Grenze willkürlich festgelegt, weil, dann fühlt es sich einfach nicht mehr warm genug an zum Duschen oder Abwaschen.
Rangi J. schrieb: > Ja genau, hier die Frage: wie würdet ihr das machen? Ich würde "normal voll aufgeheizt" als 100% ansetzen. Und bei der Antilegionellenfunktion kommt dann eben ein Energie-Füllstand über 100% heraus.
Rangi J. schrieb: > Lothar M. schrieb: >> "normal voll aufgeheizt" > > Und wie komme ich drauf? Schon mal was von einer linearen FUnktion gehört? X-Y Diagramm? Abszisse und Ordinate? ;-) https://de.wikipedia.org/wiki/Kartesisches_Koordinatensystem#Regelfall:_Rechtsh%C3%A4ndige_kartesische_Koordinatensysteme X ist den Meßwert, hier die Temperatur. Y ist dein Ergebnis, hier der thermische Füllstand. Trage die Endpunkte ein und verbinde sie zu einer Line. Dann kann man entweder graphisch oder analytisch (mit Formeln) die Funktion berechnen.
Es reicht wohl oben und unten zu messen und daraus den Durchschnitt zu errechnen. 8 Sensoren sind schon sehr viel!
Falk B. schrieb: > Schon mal was von einer linearen FUnktion gehört? X-Y Diagramm? Abszisse > und Ordinate? KLUKscheißer ich habe aber 8 Werte. Sie einfach zu addieren bringt keine Punkte. Sie gewichtet zu addieren auch nicht.
Rangi J. schrieb: > Jetzt würde ich gerne aus den 8 Werten einen Füllstand in Prozent > ableiten, mit dem man gut weiterarbeiten kann. Das Problem dabei ist, > daß die Wärme gleichmäßig verteilt oder aber auch stark geschichtet sein > kann. Dazu kommt noch das Temperaturen von bis zu 80°C auftreten können > (Legionellenfunktion). Da wir hier ein elektrotechnisches Forum sind, würde ich mich an einem ählichen Problem der Elektrotechnik orientieren. Wie wär's z.B. mit der Eindringtiefe (Skineffekt). Es gilt Eindringtiefe == Abfall auf 1/e, ca. 37 % Ich würde die Messwerte (linear) interpolieren und dann die Höhe suchen, in welcher 1/e meiner "Wunschtemperatur" anstehen. Die Höhe des warmen Teils, bezogen auf die Speicherhöhe, wäre dann der gesuchte Füllstand. Bei dem von Dir skizzierten Füllgrad über 100% wird's philosophisch. Das ist nicht meine Disziplin :-) > Es sollte aber auf dem ATmega berechenbar sein. Da Temperaturdiffusionsvorgänge idR. nicht schlagartig ablaufen, sollte auch ein AVR mit Gleitkommaemulation keine Problem haben. Grüßle Volker
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Rangi J. schrieb: > Und wie komme ich drauf? Rangi J. schrieb: > KLUKscheißer > ich habe aber 8 Werte. Sie einfach zu addieren bringt keine Punkte. Sie > gewichtet zu addieren auch nicht. Hier rumproleten aber nicht in der Lage sein verstehend zu lesen. Ich hatte es oben schon geschrieben. Was ist los kannst du einen Mittelwert ausrechnen, oder reichts nicht mal für 8. Klasse Mathematik? Volker B. schrieb: > Bei einem Füllgrad über 100% wird's philosophisch. Das ist nicht meine > Disziplin :-) Warum, bei einer Brennwert-Heizung hat man auch Wirkungsgrade > 100%. Das ist rein die Frage was man als 100% definiert. 100% ist keine absolute Grenze wie die Lichtgeschwindigkeit.
Volker B. schrieb: > Ich würde die Messwerte (linear) interpolieren und dann die Höhe suchen, > in welcher 1/e meiner "Wunschtemperatur" anstehen. Die Höhe des warmen > Teils, bezogen auf die Speicherhöhe, wäre dann der gesuchte Füllstand. Das hört sich ganz gut an. Da müsste man dann eine Schaar bilden, abhängig von der Spitzentemperatur und diese dann noch gewichten. Das versuch ich mal. Udo S. schrieb: > Hier rumproleten aber nicht in der Lage sein verstehend zu lesen. Ich > hatte es oben schon geschrieben. > Was ist los kannst du einen Mittelwert ausrechnen, oder reichts nicht > mal für 8. Klasse Mathematik? Dann erklär mir mal was mir ein Mittelwert hier bringt? Mir ist egal ob das Wasser unten 5°C oder 30°C hat, es ist zu kalt.
Quick'n'Dirty: kalter Speicher: Toben = 41,0°C Tunten = 19,0°C Tmittel = 30,0°C 300kg*4,19J /(kg*K) * (273+30)K = 380kJ heißer Speicher:30 Toben = 54,0°C Tunten = 47,5°C Tmittel = 50,75°C 300kg*4,19J /(kg*K) * (273+50,75)K = 407kJ 407kJ - 380kJ = 27kJ zugeführte Energie Ich bin davon ausgegangen, daß das Wasser nicht gefriert und deswegen nur mit den 4,19 gerechnet. Legionellenfunktion: 300kg*4,19J /(kg*K) * (273+71,75)K = 433kJ Also knapp 53kJ zum kalten Speicher. Für die Umrechnung in kWh wird noch der Faktor 3600 beötigt. Also um von kalt auf Legionelle zu kommen, muss man eine Stunde lang 14kW reinstecken...oder 2 Stunden 7kW..usw...usf...
Udo S. schrieb: > Volker B. schrieb: >> Bei einem Füllgrad über 100% wird's philosophisch. Das ist nicht meine >> Disziplin :-) > > Warum, bei einer Brennwert-Heizung hat man auch Wirkungsgrade > 100%. > Das ist rein die Frage was man als 100% definiert. 100% ist keine > absolute Grenze wie die Lichtgeschwindigkeit. Eine Füllung von mehr als voll ergibt nach meinem Sprachempfinden keinen Sinn. Aber, definieren kann man natürlich jeden Mist, siehe "Sondervermögen". Grüßle Volker
Mal so ein paar Gedanken: Die Entnahme erfolgt immer oben, der Nachlauf immer unten. Relevant ist also nicht, wie die Schichtung im Detail ist, sondern wann - von oben betrachtet - eine untere Temperaturgrenze (z.B. 40°C) erreicht ist. Wenn die Schichtung (übertrieben) so aussieht: 70 60 30 50 60 Dann ist es effektiv egal, ob unter der 30 nochmal warmes Wasser kommt, denn bei den 30°C ist eigentlich schon das Minimum unterschritten und bei einer sukzessiven Entnahme - z.B. Duschen - wäre das der Punkt, an dem man den Wasserhahn zumacht, weil zu kalt. Der Fall tritt dann besonders bei zwei- oder dreikreis-Speichern auf. Faktor 1) also, der für mich wichtig wäre, wäre die entnehmbare Wassermenge, die sich klar begrenzt, durch die Schichtung. Und die Info wäre dann auch interessant. Durch Konvektion im Tank baut sich so eine krumme Zahlenreihe allerdings auch recht schnell ab. Wie lange? Musst Du ausprobieren. Daher wäre vllt. auch die Info interessant, dass der Tank gerade in der Umwälzung ist, und es geschickter wäre, mit dem Duschen noch zu warten. Daraus leitet sich dann 2) ab: Die Energie ist halt die Menge, die bis zur unteren Grenztemperatur vorliegt. Wenn der halbe Tank unter der Wohlfühltemperatur liegt, dann ist das halt auch 50%. Ich würde also eigentlich die Temperaturwerte (bei 8 Stück also je 1/8) nehmen, und mit dem unteren und oberen Grenzwert vergleichen. Bei 8 Sensoren > untere Temperaturgrenze = 100% und je Sensorbereich unter der Temperaturgrenze -12,5%. Bei starker Schichtung halt nur von oben bis zum ersten Sensor unter der Grenze gerechnet (z.B. 70°, 50°, 30°, 40°, 50°, 60° -> 3/8 = 37,5%).
Volker B. schrieb: > Da wir hier ein elektrotechnisches Forum sind, würde ich mich an einem > ählichen Problem der Elektrotechnik orientieren. Wie wär's z.B. mit der > Eindringtiefe (Skineffekt). Es gilt Eindringtiefe == Abfall auf 1/e, ca. > 37 % Vermutlich wäre ein Abfall auf 1-1/e, also 63% praktikabler. Oder anders definiert: die Temperatur ist von der maximalen Temp. um 1/e abgesunken. Grüßlen Volker
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Gedanken schrieb: > Daraus leitet sich dann 2) ab: Die Energie ist halt die Menge, die bis > zur unteren Grenztemperatur vorliegt. Wenn der halbe Tank unter der > Wohlfühltemperatur liegt, dann ist das halt auch 50%. Ja, das ist gut, aber: wenn jetzt in dem Beispiel die oberen 50% gleichmäßig 35°C haben, sollte ein anderer Wert herauskommen, als wenn diese 50% eine Temperatur von 70°C haben. Denn die 35°C sind ganz knapp vor zu kalt, die Rechnung sagt aber halb voll. Je wärmer der dieser Teil wird, desto länger reicht der Vorrat. Oder nicht?
Rangi J. schrieb: > Denn die 35°C sind ganz knapp vor zu kalt, die Rechnung sagt aber halb > voll. Je wärmer der dieser Teil wird, desto länger reicht der Vorrat. > Oder nicht? Nein, die Rechnung sagt nur, dass 50% über der Grenztemperatur liegen, also effektiv nur der halbe Tank betrachtet werden darf. 300 Liter * 50% = 150 Liter. Und wenn man dann wirklich die Energie haben will, dann ist das halt (300 - 50%) Liter * 4,2kJ/kg*K * 35°C / 300 Liter * 4,2kJ/kg*K * 70°C = 1/4, also 25% der Maximalenergie.
Man darf halt auch nicht vergessen: Wenn man duscht, sind 35°C gerade recht. Beim Abwasch sollten es schon 45-55°C sein, damit die Enzyme im Mittel gut wirken. Ist z.B. die obere Hälfte des Tanks 45°C warm, hast Du effektiv 150 Liter für den Abwasch. Für's Duschen aber 193 Liter, da Du ja ein Warm/Kalt-Gemisch entnimmst. Deine Prozent schwanken also enorm und der Energiegehalt bringt Dir damit recht wenig, weil der Zweck nicht berücksichtigt wird.
Ich denke, ich werde es wohl so machen: erst die Grenze finden wie Gedanken es geschrieben hat und dann aus den Werten darüber die Energiemenge errechnen. Das Ganze dann skalieren. Die 100% lege ich dann einfach willkürlich fest. Mal sehen, ob das so praktikabel ist.
Gedanken schrieb: > Deine Prozent schwanken also enorm und der Energiegehalt bringt Dir > damit recht wenig, weil der Zweck nicht berücksichtigt wird. Das stimmt, hm 🤔 Wie würdest du es denn machen?
Ich würde einfach die gespeicherte Energiemenge als Schätzwert in kWh anzeigen und keine Prozentgröße. Als Referenzwert (0 kWh) würde ich 15°C nehmen. Das ist für Durchlauferhitzer ein üblicher Wert.
Gedanken schrieb: > Der Fall tritt dann > besonders bei zwei- oder dreikreis-Speichern auf. Also, ich bin lange raus aus dem Thema, habe aber schon viele beheizte Wasserbecken etc. gesehen, und noch nie war es unten wärmer als oben. Was ich aber schon selbst gesehen habe, war ein Becken, bei dem das Wasser oben ca. 90°C hatte und 50cm tiefer nur noch 25°C. Von daher glaube ich nicht, dass die unteren Schichten signifikant wärmer sein können. Der Dichteunterschied von warmen und kalten Wasser ist ja doch recht deutlich. Zurück zum Thema: Bei meinem Vorschlag setze ich voraus, dass der Wärmetauscher für die Brauchwasserentnahme (beinahe) die komplette Speicherhöhe benutzt. - Bezugspunkt 0% festlegen, z.B. 37°C - Bezugspunkt 100% festlegen, z.B. 60°C => Ergibt Skalierung 60°C - 37°C = 23°C Für jeden Sensor: Füllstand = 1/8 * (Messwert - Bezug_unten) / Skalierung also: Füllstand = 1/8 * (Messwert - 37°C) / 23°C Danach einfach alle 8 Werte aufaddieren und mit 100% multiplizieren, fertig. Die negativen Werte werden auch aufaddiert, weil bei der Entnahme über den Brauchwasserwärmetauscher "Kälte" von den unteren nach oben in die wärmere Schichten transportiert wird. Je nach Geschmack kann man das aufaddierte Ergebnis auf 0% und/oder 100% limitieren, wenn man keine negativen Prozentwerte oder Werte über 100% haben will. Ich persönlich würde es nicht begrenzen, auch negative Prozentwerte ergeben ja einen Sinn: Es muss erstmal Energie nachgeführt werden, bis der Speicher wieder gerade so noch nutzbar wird. Werte über 100% sind ja auch plausibel, der Speicher hat dann eben eine "Pressbetankung" bekommen... Wenn die Sensoren nicht im gleichmäßgen Abstand befestigt sind, kann man die 1/8 entsprechend anpassen. Besonders beim oberen und unteren Sensor ist das interessant. Wenn der Speicher ein abweichendes Modell hat, z.B. Wärmetauscher Brauchwasserentnahme nur in der oberen Hälfte, muss man das natürlich etwas anderes angehen. Aber ohne genauere Infos frage ich meine Glaskugel nicht...
Hanswurscht schrieb: > Also, ich bin lange raus aus dem Thema, habe aber schon viele beheizte > Wasserbecken etc. gesehen, und noch nie war es unten wärmer als oben. Wenn sich die Verteilung gesetzt hat, ist das der Fall. Während des Aufheizens aber nicht. Da misst man überall was anderes (siehe Messwerte vom TO). Daher auch mein Einwand: Wie schnell sich das alles wieder setzt, muss er selbst herausfinden.
Ich würde die entnehmbare wassermenge bei z.B. 35 Grad nehmen: also jedes achtel mit Messwert / 35 Grad mal 300l durch acht und alle addieren.
Rangi J. schrieb: > Jetzt würde ich gerne aus den 8 Werten einen Füllstand in Prozent > ableiten, mit dem man gut weiterarbeiten kann. In welcher Einheit willst du den Ladezustand berechnen. Normale Warmwasserspeicher sind immer vollständig gefüllt und du weist nur, dass du acht Teilvolumina mit einer bestimmten Temperatur hast. Wie definierst du für deine Anwendung den Ladezustand? Auf welches Temperaturniveau soll der Wert bezogen sein, d.h. was definierst du bei homogener Durchmischung als 0%? Ist das die Zulauftemperatur, die Umgebungstemperatur oder irgendetwas anderes? > Wie würdet ihr sowas ausrechnen? Es sollte aber auf dem ATmega > berechenbar sein. Erstmal muss klar sein, was du überhaupt genau rechnen möchtest. Ob das auf dem ATmega ausrechenbar ist, hängt von dem Durchfluss (wieviele Kubikmeter pro Minute) und der Heizleistung (wieviele Megawatt) ab. Für normale Home-Anwendung würde es wohl reichen, höchstens einige Male pro Minute die Temperaturen zu messen und den "Füllstand" zu berechnen.
Sei die Temperatur des untersten Sensors t[0]. Sei die Temperatur des obersten Sensors t[7]. const uint8_t zahl=8; const uint8_t fakt=16; const int16_t limo=55*fakt; //880 const int16_t limu=35*fakt; //560 const int16_t fak2=((limo-limu)*zahl+50)/100; //hier: 26 int16_t t[zahl]; // in 1/16°C direkt vom DS18B20 ausgelesen int16_t proz=0; uint8_t sgne=true; //boolean Schichtgrenze noch nicht erreicht for(uint8_t i=zahl;i>0;i--){ if(sgne && t[i]>limi){proz+=w[i]-limi;sgne=w[i]>w[i-1];} } if(sgne && t[0]>limi){proz+=w[0]-limi;} proz/=fak2; //skalieren ungetestet
Rangi J. schrieb: Was willst du? akademische Spielereien? Den Wirkungsgrad der Anlage verbessern? > Falk B. schrieb: >> Gibt es da große Temperaturunterschiede? Was bei einem Schichtladespeicher zu erwarten sein sollte. > nach dem hochheizen > 54.0;52.5;51.5;54.0;50.5;48.5;49.0;47.5 Ziemlich miese Schichtung. In meinem Behälter habe ich 10 C am Zulauf und 56 C oben. Das ist ein MFH und da ist quasi laufend Entnahme. Anyway: Du willst den Speicher ja nicht aufschrauben und Konvektionsverhinderer setzen. Als akademische Spielerei habe ich soetwas auch durchgeführt. Nur was hilft es, wenn man nicht die Ambition hat die Schichtung zu verbesern. Bei der Warmwasserbereitung schaut man normal auf - Temperatur Abgang des Behälters (Sollwert) - Returtemperatur der Cirkulation (um zu alarmieren) - Rücklauftemperatur der Heizung (Effizienz) Cirkulation: Wenn du nach dem Hochheizen eine Temperatur von 54 deg C in der Mitte des Behälters hast, ist deine Cirkulation zu heftig. Der Kreis ist wahrscheinlich nicht hydraulisch balanciert. Das kann man statisch oder dynamisch machen. Statisch muss man können und ist die driftsichere Methode, dynamisch kann jeder - das Gezuppel kann aber nerven. Musst du die Cirkulation 24-7 fahren (MFH) oder legst du Pausen ein? Hast du mehrere Stränge sind diese natürlich dynamisch abzugleichen (z.B. Frese CirCon / TemCon). Wenn du Pausen einlegst machen die Ventile auf und da hängen sie sich gerne auf. Das erkennt man an der zu hohen Returtemperatur der Cirkulation. Das Legionellen(töter)programm verhagelt dir natürlich die Rücklauftemperatur der Heizung. Wenn ein Kessel das bereitstellen soll, gibt das Rauchgasverluste. Interessant bei der termischen Desinfektion ist die Returtemperatur der Cirkulation. Wenn du Strengregulatoren Typ CirCon hast, musst du die natürlich aufmachen, damit das warme Wasser da durchrauscht und desifiziert. Typ TempCon mancht selbsttätig auf. Interessant ist der Wirkungsgrad der Anlage: Messe wieviel Energie du einsetzt um 1 m3 Warmwasser im Normalbetrieb zu bereiten. Das setzt du ins Verhältnis zur Wärmekapazität von 1 m3 Wasser. Du brauchst dazu Wärmemengenzähler, Wasserzähler, Stromzähler (wegen der E-Heizung). Wenn der Behälter verkalkt ist, leidet das dynamische Verhalten gewaltig. Das erkennst du an der Returtemperatur der Heizung. Da rauscht dann das Heizwasser ohne Temperaturdifferenz durch. BTW: Der Behälter ist termisch voll, wenn oben 95 C sind, also kurz bevor das Wasser kocht und das Sicherheitsventil aufmacht. Das kann etwas unkomfortabel sein und Verbrühungen geben.
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Gedanken schrieb: > Wenn die Schichtung (übertrieben) so aussieht: > 70 > 60 > 30 > 50 > 60 Dann bist du auf der ISS, wo dank Schwerelosigkeit die höhere Dichte von kälterem Wasser sich nicht auswirkt.
So etwa? schrieb: > Sei die Temperatur des untersten Sensors t[0]. > Sei die Temperatur des obersten Sensors t[7]. t[0] wird wohl eher der oberste Sensor sein, sonst wäre es nicht immer der wärmste, t[7] entsprechend immer der unterste.
Lothar M. schrieb: > Dann bist du auf der ISS, wo dank Schwerelosigkeit die höhere Dichte von > kälterem Wasser sich nicht auswirkt. Inversionswetterlage auf der ISS?
Vieleicht habe ich es überlesen. Was ist der tiefere Sinn, wenn ich weiß, wie groß die Wärmemenge ist, die aktuell gespeichert ist?
Sebastian L. schrieb: > Was willst du? Schrieb ich das nicht oben? "Füllstand (Wärme) eines Trinkwasser-Warmwasser-Speichers ermitteln" Ich brauche einen Wert, den ich als Grundlage verwenden möchte für: 1. Anzeige wie voll 2. Schwelle, wann muss Nachgeheizt werden muss - im Normal-Modus - im Gäste-Modus (hoher Verbrauch) - bei hoher/niedriger Energieverfügbarkeit (Solar, PV, Gas, ...) 3. Schwelle, wann ist genug nachgeheizt - bei hoher/niedriger Energieverfügbarkeit (Solar, PV, Gas, ...) 4. Zirkulation während des Aufheizens 5. Zeit und Schwelle für Legionellenfkt. Und dafür ist es einfach blöd immer alle 8 Werte zu bewerten.
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Ich würde eine nutzbare Schwelle definieren, z.B. 38°C und alle Werte die darunter liegen verwerfen (nicht nutzbar). Dann alle darüber liegenden addieren und mit einem festgelegten Maximalwert vergleichen (8*70°C). Das kann man noch verfeinern indem man die Kaltwassertemperatur berücksichtigt, entweder durch Messung oder durch Annahme (12°C?). Nämlich nur die Differenz zur Kaltwassertemperatur ist beim Mischen nutzbar. Also so berücksichtigen, dass man von den Werten über 38°C erstmal die Kalttemperatur abzieht und erst dann addiert. Und anschließend eben durch den Maximalwert 8*(70°C-12°C) teilt. Damit hat man die Energie, die zur Mischung bereit steht. Allerdings wird der Wert dann stufenweise springen, und zwar immer genau dann, wenn an einem Sensor der Schwellwert unterschritten wird. Das könnte man dadurch beheben, dass man noch durch lineare Interpolation den Punkt zwischen zwei Sensoren berechnet, an dem genau der Schwellwert von 38°C liegt und dann noch die Teilmenge dazurechnet. Ob das Ergebnis dadurch genauer wird ist fraglich, aber optisch ist es sicher schöner ohne Sprünge.
Rangi J. schrieb: > Das stimmt, hm 🤔 > Wie würdest du es denn machen? Du siehst, dass das Problem nicht der ATmega ist, sondern deine Anforderungen. Je nach gewünschter Brauchwassertemperatur kommen bei gleicher Schichtung unterschiedliche Prozentzahlen heraus. Du solltest dir also überlegen, was für eine Aussage du aus dem angezeigten Wert ziehen möchtest. Vielleicht brauchst du verschiedene Prozentanzeigen für Duschen, Abwaschen und Händewaschen 😉
Gedanken schrieb: > hast > Du effektiv 150 Liter für den Abwasch. Für's Duschen aber 193 Liter, da > Du ja ein Warm/Kalt-Gemisch entnimmst. Vorallem aber enthält der Tank kein Brauchwasser! Gedanken schrieb: > 70 > 60 > 30 > 50 > 60 > > Dann ist es effektiv egal, ob unter der 30 nochmal warmes Wasser kommt, Wie weiter oben schon angesprochen, funktioniert das aber nicht so. Sebastian L. schrieb: > BTW: Der Behälter ist termisch voll, wenn oben 95 C sind, also kurz > bevor das Wasser kocht und das Sicherheitsventil aufmacht. Das kann > etwas unkomfortabel sein und Verbrühungen geben. Nein. Lange nicht. Es sind sogar Temperaturen über 100°C möglich. Der Behälter steht unter Druck! Der Druck wird durch ein Druckgefäß konstant gehalten. (Luftdruck durch Membran vom Wasser getrennt.) Und der Behälter kann bis unten mit dieser Temperatur gefüllt werden. Endgültig Leer ist der Behälter bei Umgebungstemperatur. Im Idealfall wird die Temperatur von rückfließendem Wasser (in den Behälter) gemessen und über einen Anschluss in entsprechender Höhe dem Speicher zugeführt. Es gilt Vermischung zu vermeiden, weil das Ergebnis immer nur kälteres Wasser sein kann. Heißes Wasser (von der Brennerheizung oder von den Solarpanelen) wird oben eingespeist, dafür entnommen wird es ganz unten. Wasser aus dem Heizungskreislauf wird entsprechend unten zugeführt und weiter oben entnommen. Brauchwasser wird frisch über einen Wärmetauscher erhitzt. An diesem sitzt ein Thermostat ähnlich wie an einer Heizung. Das Wassser dafür wird aus einer Schicht entnommen, die mindestens die Mindestbrauchwassertemperatur bereitstellen kann. Als ich bei einem Kumpel ein solches Projekt mal gemacht habe, hieß es am Anfang nur: "Du musst mir da mal eben kurz den Heizungscontroller (eine spezialisierte SPS) programmieren." Die meisten hier wissen, was "mal eben kurz" bedeutet ... Daraus wurde (für mich!) ein umfangreiches Studium über die rudimentäre Arbeitsweise von Schichtpeichern + dem was mein Kumpel da noch an 'add-ons' hat: Solarpanele, Schwimmbecken, unterschiedliche Heizkreise. Mit der Erkenntnis, dass der Klempner, der das ganze verlötet hatte, auch keine Ahnung davon hat. Nach einigen Umbauten funktioniert das Ding nun aber sehr effektiv. Gruß Jobst
Jobst M. schrieb: > > > Nein. Lange nicht. Es sind sogar Temperaturen über 100°C möglich. Der > Behälter steht unter Druck! Der Druck wird durch ein Druckgefäß konstant > gehalten. Verwchselst du da nicht den Heizkreis mit dem offenem System der Brauchwassererwärmung? Im Schichtladespeicher des OT ist Brauchwasser. Was würde passieren wenn du 130 degC unter Druck grhaltenes warmes Wasser plötzlich entspannst, indem du den Wasserhahn aufmachst? Probier das mal in klein an einer Espressomaschine. Die faucht dann.
Maxe schrieb: > Ich würde eine nutzbare Schwelle definieren, z.B. 38°C und alle Werte > die darunter liegen verwerfen (nicht nutzbar). Ich setze die Schwelle jetzt mal auf 35°C um einfacher rechnen zu können. Und dann mal angenommen, der Speicher hätte 200l und oben 40°C und unten 30°C. Dann wäre also bei linearem Verlauf in der Mitte 35°C und damit wären 100l Wasser nutzbar. Lustigerweise könnte man aber für 35°C warmes Wasser den ganzen Inhalt einfach gründlich durchmischen und bekäme schlagartig 200l nutzbares Wasser. Auf jeden Fall mehr heraus, als wenn zum 40°C warmen Wasser am Duschmischer 15°C kaltes Wasser zugemischt wird, um auf 35°C zu kommen... Sebastian L. schrieb: > Jobst M. schrieb: >> Nein. Lange nicht. Es sind sogar Temperaturen über 100°C möglich. Der >> Behälter steht unter Druck! > Verwchselst du da nicht den Heizkreis mit dem offenem System der > Brauchwassererwärmung? Vermutlich schon. Aber bei mir hat der Solarspeicher (Sailer Hybrid Plus) des Sommers auch locker über 100°C, das Brauchwasser wird darin durch ein Rippenrohr geleitet und erwärmt, danach wird die Temperatur durch einen Temperaturbegrenzer, der Kaltwasser beimischt, auf 60°C begrenzt.
Lothar M. schrieb: > Gedanken schrieb: >> Wenn die Schichtung (übertrieben) so aussieht: >> 70 >> 60 >> 30 >> 50 >> 60 > Dann bist du auf der ISS, wo dank Schwerelosigkeit die höhere Dichte von > kälterem Wasser sich nicht auswirkt. Dafür braucht es keine ISS. Es reicht, wenn man einen Zweikreisspeicher hat, oben konventionell aufgeheizt wurde, und anschließend heißer Vorlauf der Solaranlage kommt. Aber streng genommen hast Du damit recht, dass es nicht 30, 50, 60 heißen sollte, sondern 30, 60, 50. Das gilt allerdings dann auch nur für die ersten Momente beim Aufheizen bis durch Konvektion der natürliche Gradient wieder besteht.
Lothar M. schrieb: > Auf jeden Fall mehr heraus, als wenn zum 40°C warmen Wasser am > Duschmischer 15°C kaltes Wasser zugemischt wird, um auf 35°C zu > kommen... Stimmt. Darüber habe ich mir noch gar keine Gedanken gemacht.
Ach ja, noch ein Wort zur Praxis: ich habe den grade erwähnten Schichtspeicher. Der hat in der Mitte ein Thermometer. Irgendwann Anfang Mai wird dann die Gasheizung ausgeschaltet. Das Wetter ist dann aber meist noch nicht so stabil, dass jeden Tag die Sonne ausreichend lang scheint, um per Solarthermie kontinuierlich sichere 60°C im Puffer zu erzeugen. Dann weiß man aus langjähriger Erfahrung, dass es beim Duschen frisch werden und schnell gehen wird, wenn dort an dem einen und einzigen Messgerät Temperaturen unter 40°C angezeigt werden. In diesem Augenblick würde ich definieren: nutzbarer Füllstand = 0% BTW: das allerbeste an dem Sailer-Speicher mit dem Brauchwasserdurchlauferhitzer ist übrigens, dass der keine Antilegionellenfuktion braucht, weil nur ein paar Liter Wasser im gerippten Kupferrohr im warmen Speicher sind. Man kann also gar niemals 300 l mit Legionellen belastetes Wasser haben.
Rangi J. schrieb: > Ich brauche einen Wert, den ich als Grundlage verwenden möchte für ... mehrere verschiedene Aktionen. Zum aufheizen aus verschiedenen Quellen z.B. würde ich meistens die Temperatur nehmen in der Schicht, die die Quelle heizt. Außer bei der teuersten Energieform, deren Einsatz muß sich an der minimal nötigen gespeicherten Wärmemenge und an Eintrag und Entnahme orientieren: Hast einen 80kW-Ölofen (Beispiel), heizt der schneller nach als entnommen werden kann. Ein 900W-DAX heizt aber viel langsamer nach als entnommen werden kann. Ich find auch eine gesonderte Anzeige jeder Schicht iwie cooler.
Sebastian L. schrieb: > Verwchselst du da nicht den Heizkreis mit dem offenem System der > Brauchwassererwärmung? Im Schichtladespeicher des OT ist Brauchwasser. Verdammt! Du hast Recht. Gedanken schrieb: > bis durch > Konvektion der natürliche Gradient wieder besteht ... sollte vermieden werden. Das Wasser vermischt sich in seiner Temperatur, wenn die Wassermassen sich durchkreuzen. Lothar M. schrieb: > Lustigerweise könnte man aber für 35°C warmes Wasser den ganzen Inhalt > einfach gründlich durchmischen und bekäme schlagartig 200l nutzbares > Wasser. Das kann man auch machen. Aber extern. Man entnimmt Wasser oben und unten oder in der Mitte. Ein Mischer mischt dann 35°C. Warmes Frischwasser oben rein, kaltes unten. Mit der Heizwendel (warmer Zulauf oben) kann der Schichtspeicher von oben nach unten durchgeheizt werden. Zur Frage des TO, wenn das System so arbeitet: Wenn der gesamte Inhalt des Tanks sich zum mischen der gewünschten Temperatur gebrauchen lässt, sind 100% erreicht. Darüber sind natürlich auch Angaben über 100% möglich. Dann muss kaltes Frischwasser hinzugemischt werden. Wenn sich auch oben die gewünschte Temperatur nicht mehr entnehmen lässt, sind 0% erreicht. Gruß Jobst
Lothar M. schrieb: > Lustigerweise könnte man aber für 35°C warmes Wasser den ganzen Inhalt > einfach gründlich durchmischen und bekäme schlagartig 200l nutzbares > Wasser. Das stimmt. Nur hat der TE nichts davon geschrieben, dass er die Möglichkeit dazu hat oder in Erwägung zieht. Und dann wäre es in der Praxis ja schon so, dass man den Über-35°-Anteil mit dem 15° Kaltwasser auf die gewünschte Temperatur runtermischt und den Rest dann halt nicht mehr als Warmwasser nutzen kann. Die gerade unter 35°-Grad Anteile könnten aber trotzdem noch interessant sein, wenn die Heizung es schafft diese während dem Verbrauch noch über die Grenze zu heben, bspw. während dem Duschvorgang. Das kann man dann noch beliebig verkomplizieren :)
Jobst M. schrieb: > ... sollte vermieden werden. Das Wasser vermischt sich in seiner > Temperatur, wenn die Wassermassen sich durchkreuzen. Kommt ganz auf den Speicher drauf an. Es gibt verschiedene Bauweisen. Die gängigste ist wohl aber, dass die Heizspiralen außen an der Tankwand entlang laufen und beim Aufheizen ein Konvektionsstrom von außen nach innen stattfindet. Entsprechend misst man beim Heizen dann über alle Sensoren in etwa die gleiche Temperatur, nachdem sich der anfänglich vorliegende Gradient abgebaut hat.
Lothar M. schrieb: > > Sebastian L. schrieb: >> Jobst M. schrieb: >>> Nein. Lange nicht. Es sind sogar Temperaturen über 100°C möglich. Der >>> Behälter steht unter Druck! >> Verwchselst du da nicht den Heizkreis mit dem offenem System der >> Brauchwassererwärmung? > Vermutlich schon. Aber bei mir hat der Solarspeicher (Sailer Hybrid > Plus) des Sommers auch locker über 100°C, das Brauchwasser wird darin > durch ein Rippenrohr geleitet und erwärmt, danach wird die Temperatur > durch einen Temperaturbegrenzer, der Kaltwasser beimischt, auf 60°C > begrenzt. Eben. Ein Warmwasser-Schichtladespeicher sieht einem Pufferspeicher zwar äusserlich ein wenig ähnlich, hat aber eine ganz andere Funktion und Funktionsweise.
Mischmeister schrieb: > Entsprechend misst man beim Heizen dann über alle > Sensoren in etwa die gleiche Temperatur, nachdem sich der anfänglich > vorliegende Gradient abgebaut hat. Nein, eigentlich nicht. Wenn das so ist, fließt das Wasser in den Heizspiralen zu schnell nach unten. Eigentlich sollte auch das Heizwasser nach unten deutlich Temperatur verlieren. Besser ist dazu allerdings auch eine innenliegende Spirale geeignet. Man kann das natürlich auch anders machen, verliert dabei dann allerdings die Vorteile des Schichtspeichers. Wer mischt verliert. Gruß Jobst
Lothar M. schrieb: > Ach ja, noch ein Wort zur Praxis: ich habe den grade erwähnten > Schichtspeicher. Du hast einen Schichtladepufferspeicher in einer solartermischen Anlage. Das ist etwas anderes als ein Brauchwasserschichtspeicher. Du speicherst Heizkeizwasser. Der OT speichert Brauchwasser. > BTW: das allerbeste an dem Sailer-Speicher mit dem > Brauchwasserdurchlauferhitzer ist übrigens, dass der keine > Antilegionellenfuktion braucht, weil nur ein paar Liter Wasser im > gerippten Kupferrohr im warmen Speicher sind. Full Ack. Das Ding funktioniert als Durchlauferhitzer. Jenseits des EFH mit seinen spärlichen Zapfmengenströmen ist das aber keine Option mehr.
Rangi J. schrieb: > Sebastian L. schrieb: >> Was willst du? > > Schrieb ich das nicht oben? "Füllstand (Wärme) eines > Trinkwasser-Warmwasser-Speichers ermitteln" > Ich brauche einen Wert, den ich als Grundlage verwenden möchte für: > 1. Anzeige wie voll Temperatur am Behältertop. Der Rest ist Schichtung, die kannst du nicht dynamisch beeinflussen. > 2. Schwelle, wann muss Nachgeheizt werden muss > - im Normal-Modus Im MFH: 55 degC im EFH bestimmst du selber. > - im Gäste-Modus (hoher Verbrauch) Wieviel Warmwasser zapfen deine Gäste? Füllen die eine Badewanne, Duschen sie oder waschen die sich die Hände? Ww-Bedarf zum Händewaschen ist verlachlässigbar. > - bei hoher/niedriger Energieverfügbarkeit (Solar, PV, Gas, ...) Solar / PV ist “gratis” und die pumpst du da rein, bis zur Verbrühungsgefahr = 60 degC. oder du hast einen nachgeschalteten termostatischen Mischer, dann gehst bis zur Druckgrenze = 95 degC. > 3. Schwelle, wann ist genug nachgeheizt Sollwert. s.o. > 4. Zirkulation während des Aufheizens im MFH musst du immer Zirkulation machen. im EFH bestimmst du selber die Zeiten. Hast du die Zirkulationsmenge schon balanciert? Durchrauschen soll da nix. Retur der Zirkulation muss die Temperatur treffen die der Behälter in der Höhe des Anschlusses hat. Alles andere ist verschwendete Exergie. > 5. Zeit und Schwelle für Legionellenfkt. nach Verweilzeit im Behälter.
Lothar M. schrieb: > Lustigerweise könnte man aber für 35°C warmes Wasser den ganzen Inhalt > einfach gründlich durchmischen und bekäme schlagartig 200l nutzbares > Wasser. 2. Hauptsatz der Termodynamik gilt. Mischen ist Entropieerzeugung. Damit erkaufts du dir höhere Rauchgasverluste bei Kesselheizung. Zapfamaturen haben normal Mischer (ausser im vereinigtem Königreich, dort beharrt man auf freien Abfluss mittels 2 in 1 Armaturen).
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