Frage an die Physiker

    • curios01
      curios01
      Bronze
      Dabei seit: 17.01.2008 Beiträge: 578
      Moin,

      ich liege gerade mit meinem Nachbarn im Clinch.

      Wir haben unter der Spüle einen 5 Liter Boiler, der das Wasser aufheizt.
      Nun habe ich eine Zeitschaltuhr gekauft, die um 21 Uhr den Strom abschaltet und um 8 Uhr morgens wieder einschaltet.
      Mein Nachbar meint, dass es billiger sei, das Wasser die ganze Nacht gleich warm zu halten, als morgens wieder voll zu heizen.
      Ich hingegen bin der Meinung, dass den Strom abschalten allerhöchstens gleich teuer ist, oder (bei entsprechendem Zeitraum) sogar billiger. Ich denke hierbei halt, dass die Energiemenge zur Erhaltung der Temperatur bzw. zur Aufheizung auf die vorherige Temperatur ja die gleiche sein müsste.

      Was ist richtig?

      Danke für alle qualifizierten Antworten.
  • 24 Antworten
    • EvoK
      EvoK
      Bronze
      Dabei seit: 12.02.2006 Beiträge: 320
      kommt drauf an

      am einfachsten wäre es wohl n messgerät zu besorgen und es auszuprobieren
    • Knudsen
      Knudsen
      Bronze
      Dabei seit: 19.07.2005 Beiträge: 4.314
      Original von curios01
      Moin,

      ich liege gerade mit meinem Nachbarn im Clinch.

      Wir haben unter der Spüle einen 5 Liter Boiler, der das Wasser aufheizt.
      Nun habe ich eine Zeitschaltuhr gekauft, die um 21 Uhr den Strom abschaltet und um 8 Uhr morgens wieder einschaltet.
      Mein Nachbar meint, dass es billiger sei, das Wasser die ganze Nacht gleich warm zu halten, als morgens wieder voll zu heizen.
      Ich hingegen bin der Meinung, dass den Strom abschalten allerhöchstens gleich teuer ist, oder (bei entsprechendem Zeitraum) sogar billiger. Ich denke hierbei halt, dass die Energiemenge zur Erhaltung der Temperatur bzw. zur Aufheizung auf die vorherige Temperatur ja die gleiche sein müsste.

      Was ist richtig?

      Danke für alle qualifizierten Antworten.
      du hast vollkommen recht
    • wintilator
      wintilator
      Bronze
      Dabei seit: 23.11.2007 Beiträge: 234
      rein logisch betrachtet musst du ja recht haben, wenn das ding gut isoliert ist, dann hält das teil die wärme die nacht über und es muss nciht viel geheizt werden(in dem fall sollte es ansich egal sein ob du das ding an lässt oder es aus machst).
      wenn das wasser es aber schafft die wärme über nacht voll ab zu geben, dann ist es günstiger das teil über nacht aus zu machen, denn in der zeit wo das wasser so warm ist wie seine umgebung sparst du energie.
      dazu kommt noch das newtische abkühlungsgesetzt nachdem wärmere sachen schneller abkühlen als weniger warme(wissenschaftlich heißt das anders^^ fakt ist aber, dass es ein hyperbelast ist)
    • talentdino
      talentdino
      Bronze
      Dabei seit: 23.09.2007 Beiträge: 314
      man beachte, dass strom in der nacht billiger ist als am tag

      Edit: Korn soll da mal ne EV-berechnung hinlegen ;)
    • brontonase
      brontonase
      Bronze
      Dabei seit: 12.08.2006 Beiträge: 16.958
      das kommt doch auch entscheidend auf die umgebungstemeratur und auf die temperatur die das wasser haben soll an
    • Taurum
      Taurum
      Bronze
      Dabei seit: 24.01.2008 Beiträge: 41
      Original von brontonase
      das kommt doch auch entscheidend auf die umgebungstemeratur und auf die temperatur die das wasser haben soll an
      Wenn dann kommts nur auf die Temp.unterschiede zwischen Tag und Nacht an.

      Generell solltest du recht haben, man lässt ja auch net seinen Backofen 24/7 laufen
    • Praepman
      Praepman
      Bronze
      Dabei seit: 02.11.2006 Beiträge: 5.912
      Original von talentdino
      man beachte, dass strom in der nacht billiger ist als am tag

      Edit: Korn soll da mal ne EV-berechnung hinlegen ;)
      das merkt aber der Endverbraucher nicht.
    • thaze
      thaze
      Bronze
      Dabei seit: 17.03.2007 Beiträge: 337
      Noch kein Wikipedia-Freak aufgetaucht?
      Es lohnt sich also durchaus, Boiler bei Nichtbenutzung (Feierabend, Urlaub etc.) abzuschalten oder deren Temperatursollwert herunterzudrehen.


      In der Nacht etc sind die Wärmeverluste durch schlechte Isolierung einfach zu groß.
    • MichaelKo
      MichaelKo
      Bronze
      Dabei seit: 20.02.2007 Beiträge: 1.063
      Strommesser dran und ausprobieren. So ein Gerät kostet nicht viel und man kann in der gesamten Wohnung so einige Sachen ausprobieren um Strom zu sparen.
    • mattt
      mattt
      Bronze
      Dabei seit: 01.09.2007 Beiträge: 9
      Da das Wasser nicht 100% isoliert ist, geht ständig Bewegungsenergie der Wassermoleküle an die Umgebung verloren, bis die Umgebungstemperatur erreicht ist. Wenn ich mich nicht irre müsste der Verlust noch großer sein, je größer der Temperaturunterschied ist. Diesen Verlust muss man ja dauernd ausgleichen. Das kostet sicher mehr.

      Also mal angenommen das Wasser kühlt in der Hälfte der Zeit voll auf Umgebungstemperatur ab, wenn nicht gewärmt wird. Das heißt es geht ein Bestimmter Energiebetrag X verloren.
      Wenn man in dem Fall das Wasser die Zeit über warm halten will kostet das mehr als 2 mal X Energie.
    • thaze
      thaze
      Bronze
      Dabei seit: 17.03.2007 Beiträge: 337
      Kleines Rechenspielchen:
      Laut Wiki liegt der Wärmestrom Boiler->Umgebung in Abhängigkeit der Isolierung bei 10...50W. Mit dieser Leistung muss der Boiler also konstant aus der Steckdose betrieben werden. Das bedeutet, bei durchgängiger Nutzung kostet das zwischen 21 und 8 Uhr (11h = 39600s)
      30W * 39600s = 1.188.000 Joule

      Angenommen der Boiler heizt das Wasser auf 60°C, es kühlt bis zum Morgen auf 20°C ab. Die Wärmekapazität von Wasser ("wie viel Energie muss rein um es so-und-so-viel zu erwärmen?") liegt bei c_w = 4,187 kJ/(kg*K). 5l Wasser hat eine Masse von ca 5kg.
      Es muss morgens also eine Energie von
      E = c_w * Masse * Temperaturunterschied
      E = (4,187 * 5 * 40) kJ = 837,4 kJ = 837.400 Joule
      aufgewandt werden, um 5l von 20°C auf 60°C zu bringen.

      So sparst du also 350.600 Joule an Energie. Natürlich kannst du den abgegebenen Wärmestrom (Stichwort Isolierung), die Dauer des ungenutzten Betriebs und die Betriebstemperatur beeinflussen, so dass sich andere Werte ergeben.
    • brontonase
      brontonase
      Bronze
      Dabei seit: 12.08.2006 Beiträge: 16.958
      Original von thaze
      Kleines Rechenspielchen:
      Laut Wiki liegt der Wärmestrom Boiler->Umgebung in Abhängigkeit der Isolierung bei 10...50W. Mit dieser Leistung muss der Boiler also konstant aus der Steckdose betrieben werden. Das bedeutet, bei durchgängiger Nutzung kostet das zwischen 21 und 8 Uhr (11h = 39600s)
      30W * 39600s = 1.188.000 Joule

      Angenommen der Boiler heizt das Wasser auf 60°C, es kühlt bis zum Morgen auf 20°C ab. Die Wärmekapazität von Wasser ("wie viel Energie muss rein um es so-und-so-viel zu erwärmen?") liegt bei c_w = 4,187 kJ/(kg*K). 5l Wasser hat eine Masse von ca 5kg.
      Es muss morgens also eine Energie von
      E = c_w * Masse * Temperaturunterschied
      E = (4,187 * 5 * 40) kJ = 837,4 kJ = 837.400 Joule
      aufgewandt werden, um 5l von 20°C auf 60°C zu bringen.

      So sparst du also 350.600 Joule an Energie. Natürlich kannst du den abgegebenen Wärmestrom (Stichwort Isolierung), die Dauer des ungenutzten Betriebs und die Betriebstemperatur beeinflussen, so dass sich andere Werte ergeben.
      mit anderen worten er spart ungefähr 2 cent wenn er ihn morgens aufheizt
    • thaze
      thaze
      Bronze
      Dabei seit: 17.03.2007 Beiträge: 337
      Annahme: 3600kWh kosten 700€ (erstbestes Ergebnis beim googeln, ka).
      Das entspricht 12.960.000.000 Joule.
      Das heißt für 1 Cent gibt's 185.143 Joule.
      Insofern, ja. ;)

      Aber Werte sind halt teilweise aus der Luft gegriffen.
    • w3cRaY
      w3cRaY
      Silber
      Dabei seit: 12.06.2007 Beiträge: 5.252
      Original von thaze
      Kleines Rechenspielchen:
      Laut Wiki liegt der Wärmestrom Boiler->Umgebung in Abhängigkeit der Isolierung bei 10...50W. Mit dieser Leistung muss der Boiler also konstant aus der Steckdose betrieben werden. Das bedeutet, bei durchgängiger Nutzung kostet das zwischen 21 und 8 Uhr (11h = 39600s)
      30W * 39600s = 1.188.000 Joule

      Angenommen der Boiler heizt das Wasser auf 60°C, es kühlt bis zum Morgen auf 20°C ab. Die Wärmekapazität von Wasser ("wie viel Energie muss rein um es so-und-so-viel zu erwärmen?") liegt bei c_w = 4,187 kJ/(kg*K). 5l Wasser hat eine Masse von ca 5kg.
      Es muss morgens also eine Energie von
      E = c_w * Masse * Temperaturunterschied
      E = (4,187 * 5 * 40) kJ = 837,4 kJ = 837.400 Joule
      aufgewandt werden, um 5l von 20°C auf 60°C zu bringen.

      So sparst du also 350.600 Joule an Energie. Natürlich kannst du den abgegebenen Wärmestrom (Stichwort Isolierung), die Dauer des ungenutzten Betriebs und die Betriebstemperatur beeinflussen, so dass sich andere Werte ergeben.
      An sich anschauliche Rechnung, die thermodynamisch betrachtet jedoch nicht ganz richtig ist, da es sich sicher nicht um einen reversiblen Prozess handelt (beim realen Erwärmen entsteht logischer Weise auch immer Abwärme, die nicht genutzt werden kann (Kabel etc)). Es muss also mehr Strom als die rund 850 kJ aufgebracht werden, um das Wasser zu erwärmen. Des Weiteren sind in einem Boiler wohl weit mehr als 5l enthalten, die es zu erwärmen gilt. Ich gehe hier einfach mal von rund 40l aus (auch wenig). Der Faktor 8 mehr liefert dir hierbei schon rund 7 MJ.

      Ich würde behaupten, dass es wesentlich mehr Sinn macht (bei entsprechend guter Isolierung des Wasserspeichers), den Boiler über Nacht laufen zu lassen. In der Industrie können die Wasserspeicher die Abwärme von Heizkraftwerken über einen sehr langen Zeitraum in Wasserbecken speichern und sich diese dann wieder zu Nutze machen.

      Für die Boiler Rechnung solltest du zudem angeben, auf was sich die 10...50W Leistung beziehen. Wieviel Liter passen denn in diesen Boiler?

      Gruß
    • thaze
      thaze
      Bronze
      Dabei seit: 17.03.2007 Beiträge: 337
      Bleib mir bloß weg mit Entropie! :D
      Die 5l hat OP selbst ins Spiel gebracht, evtl meinte er 50l.
      Und die 10...50W sollen einfach den Wärmestrom angeben, der den Boiler durch Wärmeaustausch verlässt. Du scheinst dich ja auszukennen: Bilanzraum Boiler, P_el rein, dQ_ab/dt raus. ;) Geklaut aus obigem Wikipedia-Eintrag.
    • w3cRaY
      w3cRaY
      Silber
      Dabei seit: 12.06.2007 Beiträge: 5.252
      Jau, so habe ich die "Verlustleistungsdaten" in Watt auch verstanden, allerdings gilt das doch nur für einen Boiler einer bestimmten Größenordnung (lassen wir mal unterschiede von ein paar Litern weg). Es dürfte sehr wohl einen Unterschied zwischen 30 und 100 Liter Boilern in ihrem Stromverbrauch zur Konstanthaltung der Temperatur geben. Daher die Frage nach der Dimensionierung des Boilers, für den du die Daten angegeben hast.

      Zur Entropie: lassen wir die weg, so bleiben trotzdem noch Verlustleistungen innerhalb des Boilers in den Kabeln und an der Isolierung :D . Des weiteren kommt ja auch bei reversiblen Prozessen ein Entropieteil hinzu (siehe Carnot-Prozess etc.).

      Greetz
    • thaze
      thaze
      Bronze
      Dabei seit: 17.03.2007 Beiträge: 337
      Jo logisch, aber mit irgendwelchen Werten musste ich ja rechnen. Ich zitier mal die Quelle, da taucht auch deine geforderte Volumenabhängigkeit auf.
      Wärmeverluste [...] betragen je nach Qualität, Temperatur und Baugröße ca. 10...50 Watt

      Ob ich mit meinen 30W jetzt OP's Boiler perfekt erwischt hab, weiß ich natürlich auch nicht. ;)
    • curios01
      curios01
      Bronze
      Dabei seit: 17.01.2008 Beiträge: 578
      Danke erstmal für die Hinweise und Ideen.

      Der Boiler hat tatsächlich nur 5 Liter, ist unter der Küchenspüle und schafft nicht einmal das Becken randvoll mit heißem Wasser :)

      Wenn ich morgens früh um 7 Uhr an den Boiler gehe, ist das Wasser kalt, d.h. die Wärme geht über Nacht komplett verloren.

      Ich denke also, die Rechnung von thaze wird schon ganz gut passen.
    • MadFabian
      MadFabian
      Bronze
      Dabei seit: 14.08.2006 Beiträge: 1.083
      Mag sein.
      Aber thaze geht eben davon aus, dass der Boiler beim aufheizen einen Wirkungsgrad von 100% hat, was einfach unmöglich ist...

      Ich würde hier nicht rechnen, da es zu viele Einflüsse zu berücksichtigen gäbe.
      Mach ein Experiment.
      Meinetwegen so:
      Es gibt doch überall Stromzähler. Kann man sicher auch irgendwo leihen.
      Eine Woche nachts laufen lassen. Eine Woche morgens aufheizen.
      Dann den Energieverbrauch vergleichen.
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