RegistrierenRegistrieren   LoginLogin   FAQFAQ    SuchenSuchen   
6 Liter heißes Wasser bei 100°C halten oder neu aufwärmen?
 
Neue Frage »
Antworten »
    Foren-Übersicht -> Wärmelehre
Autor Nachricht
Memo0343
Gast





Beitrag Memo0343 Verfasst am: 09. März 2017 14:15    Titel: 6 Liter heißes Wasser bei 100°C halten oder neu aufwärmen? Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo,

gerade geht es bei uns um eine Kaffeemaschine die 6 Liter 100°C heißes Wasser fässt. Genau geht es darum, ob es Sinn macht die Maschine nachts auszuschalten. Ein Service-Mitarbeiter ist fest davon überzeugt, dass es mehr Energie verbraucht / umsetzt, wenn das gesamte Wasser am morgen wieder erhitzt wird, als dass man es bei 100°C hält. Ich aber, dass man den Auto-Timer nutzen sollte zum automatischen Ausschalten z.B. zwischen 00:00 Uhr und 09:00 Uhr.

Ich hatte leider ewig kein Physik mehr und weiß nicht, ob meine Annahmen unsinn sind. Ich lasse mich gerne eines Besseren belehren und halte die Theorie meines Kollegen auch nicht für undenkbar, da ja beim hochheizen der zweite meiner eigenen Argumente eingreifen würde, praktisch die Erzeugung einer deutlich höheren Temperatur als 100°C.

Jetzt würde ich gerne wissen, ab welcher Zeitspanne es Sinn macht die Maschine abzuschalten.
Vielen Dank im Voraus.
Mit freundlichen Grüßen
Memo

Meine Ideen:
1. Die Wärme wird so oder so abgegeben, dass das Gerät sich bei 100°C hält heißt ja nicht, dass es nicht ständig mit z.B. 101°C von 99°C wieder hoch auf 100°C heizen muss. Wenn Punkt 3 Sinn macht, dann würden wir ja auch noch permanent die Höchstabgabe provozieren.
2. Elektrische Wärmeerzeugung ist ja sehr ineffizient, ich schätze alleine der Betrieb der Komponente verbraucht schon gute Energiemengen und mit steigender Temperatur ( in dem Fall eben die angestrebten 100°C) wird das ja bestimmt auch ineffzienter.
3. 20°C und 100°C treffen sich bei 60°C während z.B. das abgekühlte Wasser mit z.B. 60°C sich bei 40°C treffen würde, womit die Energieabgabe mit sinkender Temperatur abnehmen würde.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5029

Beitrag DrStupid Verfasst am: 09. März 2017 15:06    Titel: Re: 6 Liter heißes Wasser bei 100°C halten oder neu aufwärme Antworten mit Zitat

Ich würde sagen, dass Du beim Warmhalten auf jeden Fall mehr Energie verbrauchst, als beim Aufheizen des abgekühlten Wassers. Anders sieht das aus, wenn die Maschine am nächsten Tag mit kaltem Wasser neu befüllt wird. Die entscheidende Frage ist dann, wie viel Wärme die Maschine mit aufgeheiztem Wasser verliert. Um das abzuschätzen bräuchte ich zumindest eine Temperatur nach einer bestimmten Abkühlzeit und die dazugehörige Umgebungstemperatur. Hast Du eine Möglichkeit die Wassertemperatur zu messen?
moody_ds



Anmeldungsdatum: 29.01.2016
Beiträge: 515

Beitrag moody_ds Verfasst am: 09. März 2017 15:16    Titel: Re: 6 Liter heißes Wasser bei 100°C halten oder neu aufwärme Antworten mit Zitat

Memo0343 hat Folgendes geschrieben:
Meine Frage:
2. Elektrische Wärmeerzeugung ist ja sehr ineffizient,

Wie wird das Wasser denn beheizt, Tauchsieder sind eigentlich ziemlich effizient (> 90 %). Die elektrische Energie wird doch fast komplett in Wärme umgesetzt wenn ich nicht daneben liege.
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 09. März 2017 15:54    Titel: Antworten mit Zitat

Ich gebe folgendes zu bedenken:


Einmal.png
 Beschreibung:
 Dateigröße:  5.96 KB
 Angeschaut:  2263 mal

Einmal.png



Mehrmals.png
 Beschreibung:
 Dateigröße:  5.96 KB
 Angeschaut:  2263 mal

Mehrmals.png


ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 09. März 2017 17:27    Titel: Re: 6 Liter heißes Wasser bei 100°C halten oder neu aufwärme Antworten mit Zitat

Hallo,

Memo0343 hat Folgendes geschrieben:

gerade geht es bei uns um eine Kaffeemaschine die 6 Liter 100°C heißes Wasser fässt. Genau geht es darum, ob es Sinn macht die Maschine nachts auszuschalten.

Ja, unbedingt.

Zitat:
Ein Service-Mitarbeiter ist fest davon überzeugt, dass es mehr Energie verbraucht / umsetzt, wenn das gesamte Wasser am morgen wieder erhitzt wird, als dass man es bei 100°C hält.

Nein, da irrt er sich.

Zum Verständnis ist es am einfachsten, wenn wir die Verluste betrachten, die aus der Kanne in die Umgebung abgegeben werden. Diese Verluste sind es ja, die letztlich durch das Heizen wieder ausgeglichen werden müssen.

Für die Wärmeleistung gilt:

https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmeleitung


Die Proportionalitätskonstante hängt dabei von Geometrie und Materialeigenschaften ab. Die Details interessieren uns hier nicht. Wir halten aber fest, dass Geometrie und Materialeigenschaften (Wärmeleitfähigkeit) in erster Näherung nicht von der Temperatur abhängen und damit in beiden Fällen gleich sind.

Aus der Gleichung folgt:
- Ist das Wasser 100°C heiß, so ist die von der Kanne an die Umgebung abgegebene Wärmeleistung am höchsten.
- Wird das Wasser in der Nacht jedoch kälter als 100°, so ist die von der Kanne an die Umgebung abgegebene Wärmeleistung geringer als bei einem 100°C-Wasserpott.

Schaltet man das Gerät also aus, so gibt es über die Nacht weniger Leistung an die Umgebung ab als wenn man es anlässt. Daher muss auch weniger Energie zum neu Erhitzen aufgewendet werden als zum Warmhalten.

Die gleiche Argumentation greift auch bei der Wohnungsheizung. Auch hier gilt: Energiesparer schalten in der Nacht komplett ab (ausgenommen: Frostschutz).

Viele Grüße
Michael
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 09. März 2017 17:40    Titel: Re: 6 Liter heißes Wasser bei 100°C halten oder neu aufwärme Antworten mit Zitat

Hallo,

moody_ds hat Folgendes geschrieben:
Memo0343 hat Folgendes geschrieben:
Meine Frage:
2. Elektrische Wärmeerzeugung ist ja sehr ineffizient,

Wie wird das Wasser denn beheizt, Tauchsieder sind eigentlich ziemlich effizient (> 90 %). Die elektrische Energie wird doch fast komplett in Wärme umgesetzt wenn ich nicht daneben liege.

Die Umwandlung Strom --> Wärme gelingt sehr effizient. Die Umwandlung Wärme --> Strom ist jedoch prinzipbedingt ausgesprochen ineffizient. Letzteres ist vermutlich gemeint.

Stichwörter: Exergie, Anergie, Entropieabgabe
https://www.youtube.com/watch?v=z64PJwXy--8
https://www.youtube.com/watch?v=TcsrT7n-Kog


Viele Grüße
Michael
moody_ds



Anmeldungsdatum: 29.01.2016
Beiträge: 515

Beitrag moody_ds Verfasst am: 09. März 2017 18:55    Titel: Re: 6 Liter heißes Wasser bei 100°C halten oder neu aufwärme Antworten mit Zitat

ML hat Folgendes geschrieben:

Die Umwandlung Strom --> Wärme gelingt sehr effizient. Die Umwandlung Wärme --> Strom ist jedoch prinzipbedingt ausgesprochen ineffizient. Letzteres ist vermutlich gemeint.

Aber es ging in diesem Zusammenhang doch darum Wärme zu erzeugen grübelnd Also der erste Fall.
DrStupid



Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5029

Beitrag DrStupid Verfasst am: 09. März 2017 21:33    Titel: Antworten mit Zitat

Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:
Ich gebe folgendes zu bedenken: [...]


Was willst Du uns damit sagen?
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 09. März 2017 23:13    Titel: Re: 6 Liter heißes Wasser bei 100°C halten oder neu aufwärme Antworten mit Zitat

moody_ds hat Folgendes geschrieben:

Aber es ging in diesem Zusammenhang doch darum Wärme zu erzeugen grübelnd Also der erste Fall.

Ja, Du hast recht. Ich hatte den Zusammenhang nicht ganz verstanden. Er meinte wohl wirklich die Umwandlung Strom --> Wärme.
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7226

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 10. März 2017 08:49    Titel: Antworten mit Zitat

DrStupid hat Folgendes geschrieben:
Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:
Ich gebe folgendes zu bedenken: [...]


Was willst Du uns damit sagen?


Ach so, ich dachte, es wäre deutlich. Das wäre die Antithese, und ich bin mir immer noch nicht klar, wo mein Denkfehler ist.

Die roten Dreiecke entsprechen doch jeweils der reingesteckten Energie, um das Wasser aufzuheizen. Nehemn wir an, ein Thermostat ist so eingestellt, dass er bei 80°C die Heizung wieder einschaltet, so dass das Wasser also nicht wesentlich abkühlt. (Können meinetwegen auch 95°C sein, das Prinzip bleibt dasselbe.)

Dann ist für diesen Modus doch weniger rot zu sehen als wenn man das Wasser über Nacht ganz abkühlen lässt (hier auf 60°C, aber es könnte auch noch mehr verlieren, je nach Isolierung)! Also muss ich doch tatsächlich mehr Energie aufwenden als wenn ich über Nacht immer nur mal kurz nachheize.

Intuitiv würde ich aber auch abschalten, und ML hat das ganz gut erklärt. Ich komme nicht drauf, was bei meinem Ansatz falsch ist. Zumal ich auch unser Warmwasser im Haus nachts von 11 bis 5 abschalte...

Viele Grüße
Steffen
hansguckindieluft



Anmeldungsdatum: 23.12.2014
Beiträge: 1212

Beitrag hansguckindieluft Verfasst am: 10. März 2017 09:23    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben:
Ich komme nicht drauf, was bei meinem Ansatz falsch ist. Zumal ich auch unser Warmwasser im Haus nachts von 11 bis 5 abschalte...


ein "Fehler" in Deinem Ansatz ist sicher, dass in Deinem Diagramm der Temperaturverlauf linear dargestellt ist. Nach dem Newton'schen Abkühlgesetz, was ML mit seiner Gleichung angedeutet hat, nimmt die Temperatur aber mit einer e- Funktion ab (also anfangs mehr, dann immer weniger).

Und dann ist doch die Energie, die man benötigt, um eine bestimmte Menge Wasser zu erhitzen linear von der Temperaturdifferenz abhängig. Nach Deinem Diagramm wäre die Energie aber die dreieckige Fläche, und da würde sich bei doppelter Temperaturdifferenz nicht die doppelte Wärmemenge ergeben, sondern ein weit höherer Wert.

Gruß

EDIT: Um die Wärmemenge darzustellen, hättest Du in dem Diagramm nicht die Temperatur über die Zeit auftragen sollen, sondern die Heizleistung über die Zeit. Die Heizleistung ist aber konstant, und damit ergibt sich bei doppelter Temperaturdifferenz die doppelte Heizzeit und damit die doppelte Wärmemenge.
Neue Frage »
Antworten »
    Foren-Übersicht -> Wärmelehre