TWW-Simulation DIN 4708 · bauphysik-fachberatung.de

Q: Wie kann ich den Warmwasserverbrauch senken?

Sparbrausen (6 statt 12 l/min), Thermostatmischer (vermeidet zu heißes Wasser), kurze Leitungswege, Zeitschaltung der Zirkulation (nur 6–22 Uhr), Warmwasserspeicher gut dämmen. Typisches Einsparpotenzial: 20–40 % der Warmwasserenergie.

📖 Bedienungsanleitung

1. Übersicht

Dieses Tool simuliert die Trinkwarmwasserbereitung (TWW) für Mehrfamilienhäuser, Wohnheime und Gewerbegebäude nach DIN 4708. Es berechnet den Wärmebedarf, die Speicherdimensionierung, PV-Eigenverbrauch, Wärmepumpen-Effizienz und die Kostenoptimierung – in Echtzeit, 15-Minuten-Auflösung über 24 Stunden.

⚡ Heiz-Priorität (5-Phasen-Strategie):

Phase 1	Legionellenschutz: T < 56°C → Heizstab sofort aus Netz (Sicherheit!)
Phase 2	PV zu 100% nutzen: PV → Wärmepumpe (COP-Vorteil) → Rest-PV → Heizstab. Speicher wird thermisch bis +8K überladen (max 75°C)
Phase 3	Batterie laden: Überschüssige PV → Batteriespeicher für die Nacht
Phase 4	Nachtversorgung: Batterie → WP → Heizstab (Speicher aktiv warm halten)
Phase 5	Netz als letzte Quelle: Nur wenn T unter Zieltemperatur fällt

2. Schnellstart

Personen & Profil einstellen – Anzahl Bewohner, Zapfprofil (morgens/abends/gemischt), Anzahl Duschen/Waschtische/Küchen
Speicher prüfen – Das Tool berechnet automatisch das empfohlene Volumen nach DIN 4708. Bei Bedarf manuell überschreiben.
Erzeugung konfigurieren – PV-Leistung (kWp), Wärmepumpe (kW, COP), optional Batterie (kWh)
Ergebnisse analysieren – Tagesbilanz, Charts, Jahresübersicht, Kostenoptimierung
PDF exportieren – Kompletter Berechnungsbericht mit allen Ergebnissen

3. Die vier Bereiche

📊 Tagesbilanz
24h-Simulation mit 15-min-Auflösung. Zeigt Speichertemperatur, PV-Erzeugung, Heizstab/WP-Einsatz, Zapfprofil und Batterie-SOC. Alle Slider reagieren in Echtzeit. Monatswahl über die Monats-Buttons.

📅 Jahresbilanz
Automatische 12-Monats-Simulation mit Batterie-Konvergenz. Zeigt PV-Verteilung, monatliche Kosten, Eigenverbrauchsquote und Amortisation. Klick auf Monatszeile wechselt die Tagesbilanz.

🔧 Auslegung
Speichergeometrie (Durchmesser, Höhe, Oberfläche), Wärmeverlustberechnung mit U-Wert, Durchflussberechnung nach DVGW W553, Aufheizzeit und thermische Kapazität.

🔧 Rohrnetz
Rohrdimensionierung nach DIN 1988-300, Druckverlustbilanz, Zirkulationsberechnung mit physikalischer Rohrdämmung, Pumpenauslegung und Leitungslängen.

4. Parameter im Detail

⚙️ Nutzer & Zapfprofil

Personen	Anzahl Bewohner/Nutzer. Bestimmt die Gleichzeitigkeit nach DVGW W553 (gestaffelt: 50P → 35% gleichzeitig).
Zapfprofil	Morgens: Duschen 6-9h · Abends: 17-21h · Gemischt: Morgens+Abends · Sport: 16-18h. Bestimmt wann Warmwasser gebraucht wird.
Duschen/WT/Küchen	Anzahl Zapfstellen je Typ. Fließen in die Bedarfskennzahl N (DIN 4708) und die Rohrdimensionierung ein.

🔧 Speicher & Isolierung

Zieltemperatur	Solltemperatur des Speichers (Standard: 60°C). Muss ≥55°C sein für Legionellenschutz.
Heizstab/Speicher	Elektrische Leistung pro Speicher. Bei PV wird der HS direkt mit Solarstrom betrieben.
Dämmung (Speicher)	Material (PU/MW/EPS), Stärke (mm) und λ-Wert. Berechnet U-Wert und Standby-Verluste physikalisch: R = 1/α_i + d/λ + 1/α_a
Dämmung (Leitung)	Alu-PUR Rohrisolierung: ⌀ Rohr + Dämmstärke + λ-Wert. Zylindrische Wärmeleitung für Zirkulationsverlust pro Meter.

☀️ Erzeugung

PV-Leistung	Installierte Peakleistung in kWp. PV-Ertrag wird per PVGIS-kalibriertem Gauß-Modell für Köln 51°N berechnet.
Wärmepumpe	Elektrische Leistung (kW) und COP. Thermische Leistung = el. × COP. WP wird bevorzugt mit PV betrieben.
Batterie	Kapazität in kWh. Wird tagsüber mit Rest-PV geladen und nachts für WP/HS entladen. Min. SOC = 10%.

🔄 Zirkulation

Betriebsart	Dauerbetrieb: 24h · Zeitschaltuhr: 2 Perioden einstellbar · Thermostat: Reduziert auf 30% wenn T nahe Ziel
Leitungslänge	Wird automatisch aus den Rohrnetz-Gebäudeparametern berechnet (Keller×2 + Steig×2 + Stock×0,5 = VL+RL).
Temperatur	Mittlere Leitungstemperatur: T_m = T_Speicher − ΔT_Zirk/2. Bei 60°C und ΔT=5K → T_m = 57,5°C.

5. Kostenoptimierung

Die Optimierung simuliert tausende Kombinationen aus PV-Größe, Wärmepumpe und Speichervolumen und findet die günstigste Konfiguration:

WP-Primärstrategie:
• Wärmepumpe = Primärheizung (immer aktiv, verschiedene COP/kW-Configs)
• Heizstab = 3 kW/1000L Notfall-Backup (nicht als Optimierungsvariable)
• Batterie = Notfallreserve (separat in Notfall-Analyse bewertet)
• Jede Variante wird über 12 Monate mit Batterie-Konvergenz simuliert
• Filter: Nur Configs mit Min-Temp ≥ 54,5°C (Legionellenschutz)

🚨 Notfall-Analyse

Simuliert den worst case: WP-Totalausfall im Januar. Zeigt für verschiedene Batterie-Größen (0–60 kWh), ob der Heizstab allein die Versorgung sicherstellen kann. Die 4-Stufen-Notfallstrategie beschreibt die automatische Umschaltung.

6. Ergebnisse interpretieren

✅ Gute Werte
Min. Temp ≥ 55°C · EV% > 30% · Netzanteil < 30% · Amortisation < 10 J.

⚠️ Kritische Werte
Min. Temp < 55°C (Legionellen!) · EV% < 10% · Spitzenleistung > Kapazität

Eigenverbrauch (EV%)	Anteil der PV-Erzeugung der direkt für TWW genutzt wird. Durch thermische Überladung (+8K) und Batterie maximierbar. Physikalische Grenze: TWW-Bedarf ÷ PV-Erzeugung.
Tageskosten	Netzstrom + PV-Gestehungskosten − Einspeisevergütung. Negative Werte = Gewinn durch Einspeisung.
Standby-Verlust	Wärmeverlust des Speichers in Ruhe. Abhängig von Oberfläche, U-Wert und Temperaturdifferenz. Wird durch Isolierung reduziert.
Spitzenleistung	Maximale Heizleistung die bei Stoßentnahme benötigt wird. Muss ≤ verfügbare Leistung (HS+WP) sein.

7. Berechnungsgrundlagen

DIN 4708	Bedarfskennzahl, Speicherauslegung, Aufheizzeit
DVGW W553	Gleichzeitigkeitsfaktoren für Mehrpersonenhaushalte
DIN 1988-300	Rohrdimensionierung, Druckverlust (Darcy-Weisbach + Swamee-Jain)
PVGIS	Solare Einstrahlung Köln 51°N, Gauß-Modell mit monatlichen Korrekturfaktoren
Wärmeübertragung	Zylindrische Wärmeleitung für Rohr- und Speicherdämmung mit Konvektionskoeffizienten α_i=500, α_a=8–10 W/m²K

Hinweis: Diese Simulation dient als Planungshilfe und ersetzt nicht die Detailplanung durch einen Fachplaner. Alle Ergebnisse basieren auf vereinfachten thermodynamischen Modellen.
bauphysik-fachberatung.de · energieberatung rolf krause

Häufige Fragen

Was berechnet der Brauchwasser-Rechner?

Der Rechner dimensioniert Trinkwarmwasser-Anlagen nach DIN 4708: Speichergröße, Aufheizleistung, Wärmeverluste des Speichers, Rohrleitungsdimensionierung und Zirkulationsauslegung. Er berücksichtigt das Zapfprofil und die Gleichzeitigkeit.

Wie groß muss mein Warmwasserspeicher sein?

Richtwerte: 30–50 l pro Person bei Gasheizung (schnelle Nachheizung), 50–80 l bei Wärmepumpe (langsamere Nachheizung). Ein 4-Personen-Haushalt braucht typisch 150–300 l. Die genaue Größe hängt von Zapfprofil und Aufheizleistung ab.

Wie werden die Speicherwärmeverluste berechnet?

U_Tank = 1 / (1/α_i + d_Stahl/λ_Stahl + d_Iso/λ_Iso + 1/α_a). Typische Werte: α_i = 500 (Wasser), α_a = 8 (Luft), λ_Stahl = 50, λ_Iso = 0,025–0,040. Ein gut gedämmter 300-l-Speicher verliert ca. 1,5–2,5 kWh/Tag.

Was ist die Legionellentemperatur?

Legionellen vermehren sich optimal bei 25–45 °C. Deshalb muss das Trinkwarmwasser mindestens 60 °C am Speicherausgang und 55 °C an der Entnahmestelle erreichen. Bei Wärmepumpen wird dies oft über eine Zusatzheizung (Heizstab) gewährleistet.

Wann brauche ich eine Zirkulation?

Ab 3 l Wasserinhalt in der längsten Stichleitung ist eine Zirkulationsleitung Pflicht (DVGW W 551). Ohne Zirkulation steht kaltes Wasser in der Leitung und muss bei jeder Entnahme erst abgelaufen werden — das kostet Wasser und Energie.

Wie werden die Rohrverluste berechnet?

Rohrverluste pro Meter: R = 1/(2π·r·α_i) + ln(r_a/r)/(2π·λ_Iso) + 1/(2π·r_a·α_a). Ungedämmte Kupferleitung DN 15: ca. 20 W/m. Gedämmt (30 mm, λ = 0,035): ca. 7 W/m. Die Rohrdämmung ist nach GEG §71 Pflicht.

Was bedeutet DIN 1988-300?

DIN 1988-300 regelt die Berechnung der Rohrdurchmesser für Trinkwasserinstallationen. Sie berücksichtigt die Gleichzeitigkeit der Zapfstellen und berechnet den Spitzenvolumenstrom, der die Mindest-Rohrdimension bestimmt.

Kann ich eine Wärmepumpe für Warmwasser nutzen?

Ja, entweder über die Heizungs-Wärmepumpe (Umschaltventil) oder eine separate Brauchwasser-Wärmepumpe (Luft/Wasser, ca. 1,5–2,5 kW). Vorteil: COP 2,5–4,0, also 60–75 % weniger Strom als ein Heizstab. Nachteil: langsame Aufheizung.

Was ist der Bereitschafts-Energieverlust?

Der Bereitschafts-Energieverlust (Standby-Verlust) gibt an, wie viel Energie der Speicher pro Tag durch Wärmeabgabe an die Umgebung verliert, ohne dass Warmwasser entnommen wird. Er wird durch die Speicherdämmung bestimmt und sollte < 2 kWh/Tag betragen.

Wie kann ich den Warmwasserverbrauch senken?

Sparbrausen (6 statt 12 l/min), Thermostatmischer (vermeidet zu heißes Wasser), kurze Leitungswege, Zeitschaltung der Zirkulation (nur 6–22 Uhr), Warmwasserspeicher gut dämmen. Typisches Einsparpotenzial: 20–40 % der Warmwasserenergie.