Wie lange dauert es, 300 Liter Wasser zu erwärmen?

Um die Zeitdauer des Wassererhitzens zu berechnen, kann die Formel verwendet werden: (Wassermenge in kg) • (Endtemperatur in °C – Starttemperatur in °C) • (4186 Joule/kg/°C) / (Heizleistung in Watt) = Zeitdauer in Sekunden. Zuerst muss das Gewicht des Wassers in Kilogramm berechnet werden. Dann muss das Ergebnis mit der Temperaturdifferenz in Grad Celsius multipliziert werden. Anschließend wird das Ergebnis mit der Konstante 4186 multipliziert. Schließlich wird das Ergebnis durch die Heizleistung in Watt geteilt, um die Zeitdauer in Sekunden zu erhalten. 4186 ist die Konstante für die spezifische Wärmekapazität von Wasser und bedeutet, dass es 4186 Joules Energie benötigt, um die Temperatur von 1 Kilogramm Wasser um 1 Grad Celsius zu erhöhen. Ein Watt ist definiert als ein Joule pro Sekunde, also 1W = 1 j/s = 1 Joule pro Sekunde.

Das kommt auf die Form und das Material des Kessels, die Wärmedämmung und die Lage des Heizstabes an. Wasser hat eine Wärmekapazität von 4,18 J/(g K). Eine Wattsekunde ist ein Joule, eine Kilowattsekunde ein Kilojoule. Wie ist das Wärmeequivalent des Wassers? Waren es nicht knappe 4,2 Joule pro Gramm pro Grad Celsius Erwärmung? Durch Wärmeverluste kann es in der Realität auch deutlich länger dauern.

Um 1 Liter Wasser um 1 Grad zu erwärmen, ist eine Energiemenge von 1,16 Wh erforderlich. So würde ein Wasserspeicher mit 300 Litern, der beispielsweise von 10 °C auf 60 °C aufgeheizt werden soll, 17,4 kWh Energie speichern können. Um diese Energie mit einer konstanten Heizleistung von 2 kW im Speicher unterzubringen, würde es 8,5 Stunden dauern. Wie schnell ein Wasserspeicher mithilfe eines solarelektrischen Heizstabs aufgeheizt werden kann, hängt in erster Linie von der verfügbaren Solarstrahlung ab – je mehr Sonnenenergie zur Verfügung steht, desto schneller erfolgt die Erwärmung. Gleichzeitig spielen aber Faktoren wie die Wasserentnahme während des Aufheizens oder – bei einem Puffer- bzw. Kombispeicher – der zusätzliche Energiebedarf durch das Heizen eine wichtige Rolle. Diese entziehen dem Speicher Wärme und verlängern damit die Aufheizzeit.

Um 1 Liter Wasser um 1 Grad zu erwärmen, ist eine Energiemenge von 1,16 Wh erforderlich. So würde beispielsweise ein Speicher mit 300 l von 10 °C auf 60 °C aufgeheizt, 17,4 kWh Energie speichern können. Diese Energie im Speicher unterzubringen würde mit konstanten 2 kW Heizleistung ca. 8,5 Stunden dauern.