Pufferspeicher, Solarspeicher, Kombispeicher und Warmwasserspeicher

Warum benötigt man bei der Holzverbrennung einen Pufferspeicher bzw. Kombispeicher?

Weil nicht die gesamte Energie, die in den Holzofen oder Holzkessel gegeben wird auch während der Abbrandzeit verbraucht wird, denn ein Holzofen oder Holzkessel läßt sich nicht so fein regeln, wie z.B. Ölbrenner.

Wie erfoglt die Wahl für einen Pufferspeicher?

Ein Pufferspeicher sollte nach folgenden Kriterien ausgewählt werden:

A) Die zu beheizende Fläche / der Energieverbrauch
B) Das entsprechende Füllraumvolumen des eingesetzten Holzkessels
C) Die Volllastleistung des eingesetzten Holzkessels

Ein Beispiel:

Die zu beheizende Fläche

Als Beispiel dient ein Gebäude mit 100 qm Heizfläche, das keine besondere Isolierung besitzt und somit einen Verbrauch von ca. 100 W/qm (bei ca. – 4°C) hat. Dieses Objekt verbraucht somit ca. 10000 W/Std, oder 10 kW/Std. Neuere Häuser haben niedrigere Werte.

Volllastleistung des Holzkessels (Berechnung)

Als Beispiel dient ein Holzkessel mit 100 ltr Füllraumvolumen, der somit maximal mit 50 kg Holz befüllt werden kann (Je nach Holzart und Gewicht). Ein kg Holz besitzt einen Heizwert von ca. 3 – 4,4 kW. Ein kg Pellets ca. 4,9 kW Heizwert. Wird der Holzkessel also mit 50 kg Holz beladen, so liegt der Heizwert zwischen 150 kW – 220 kW.
Moderne Holzkessel verbrennen einen vollen Füllraum in ca. 4 – 8 Std. (Herstellerbedingt).
Gehen wir von einer Brandzeit von 5 Stunden aus und einem Heizwert von 150 kW, so besitz der Holzkessel einen Heizwert von 30 kW/Std.

Energiebedarf

Der Holzkessel liefert mit 30 kW/Std. also wesentlich mehr Energie, als das Gebäude stündlich benötigt (10 kW/Std.).
Bei einer Brandzeit von 5 Stunden benötigt das Haus ca. 50 kW, der Holzkessel liefert 150 kW.

Innerhalb der ersten 2 Stunden wird das Gebäude jedoch so weit aufgeheizt, das der Energiebedarf des Gebäudes sinkt. Der tatsächliche Energiebedarf des Gebäudes sollte somit bei ca. 42 kW (bei 5 Std.) liegen.

Der Pufferspeicher

Da der Heizkessel 150 kW liefert, jedoch nur 42 kW durch das Gebäude benötigt werden, kommt es zu einem Energieüberschuss von ca. 108 kW innerhalb von 5 Stunden.
Damit diese Energie nicht ungenutzt durch den Schornstein entschwindet, wird ein Pufferspeicher eingesetzt, der diese Energie auffängt und zu einem späteren Zeitpunkt wieder an das Gebäude abgibt.

Die Größe des benötigten Pufferspeichers berechnet sich folgendermaßen:

In einem Pufferspeicher mit 1000 ltr Volumen wird bei 1°C Temperaturunterschied ca. 1kWh gespeichert. Natürlich muss der Pufferspeicher gut isoliert sein, sonst bleibt die gespeicherte Energie nicht erhalten. Dies bedeutet, wenn der Holzkessel befüllt wurde und der Pufferspeicher noch eine Temperatur von 40°C besitzt und anschließend auf 90°C aufgeheizt wird, werden ca. 50 kWh (ganz genau 60 kWh) gespeichert.

Auf unser Beispiel bezogen ergibt sich in der Theorie somit ein Pufferspeicher mit einem Volumen von ca. 2000 ltr. Da es aber zu Verlusten kommt und der Wirkungsgrad des Holzkessels mit der Zeit abnimmt, sind ca. 70% des berechneten theoretischen Pufferspeichervolumens realistisch. Auf das Beispiel bezogen somit also ca. 1500 ltr.

In der Praxis berechnen wir ca. 50 – 100 ltr. Pufferspeicher-Volumen pro kW Holzkesselleistung.

 

Welcher Warmwasserspeicher ist der Richtige?

 

Welchen Warmwasserspeicher für Brauchwasser brauchen wir? Hierbei ist die Personenanzahl zu berücksichtigen, sowie die Anzahl der Warmwasseranschlüsse in den Bädern, WC´s und Küchen.

Als Beispiel dient ein Haushalt mit 4 Personen, ein Vollbad (Dusche, Badewanne) sowie ein Gästebad mit Dusche. Der Bedarf des Warmwasserspeichers liegt hier bei ca. 150 Liter. Bei 6 Personen sind es ca. 200 Liter und bei 8 Personen ist ein 300 Liter Speicher zu empfehlen. Bei dieser Empfehlung ist ein Whirlpool oder eine große Eckbadewanne nicht berücksichtig.
Ein Warmwasserspeicher sollte immer für den Tagesverbrauch ausgelegt werden, so dass der gesamte Inhalt alle 24 Stunden einmal ausgetauscht wird (keine Legionellenbildung). Der Solar-Warmwasserspeicher wird für ca. 2 – 3 Tage ausgelegt.

Es gibt verschiedene Speichertechniken, die einen relativ großen Einfluss auf die Speichergröße haben. Am meisten verwendet werden die Warmwasserspeicher mit eingebauten Wärmetauscher (arbeitet ähnlich wie ein Tauchsieder). Zudem wären noch die Kombiespeicher erwähnenswert.
Alle genannten Speicher unterscheiden sich durch die Bauweise und Ihre Leistungsfähigkeit.

Warmwasserspeicher mit Wärmetauscher

Der Warmwasserspeicher mit dem eingebauten Wärmetauscher ist die einfachste und auch kostengünstigste Variante. Allerdings muss die Heizungsanlage relativ hohe Ladetemperaturen bereitstellen und es kommt bei Warmwasserspeichern mit einem Wärmetauscher zu kalten Zonen im unteren Bereich.

Kombispeicher

Bei der „Tank-im-Tank-Technik“ des Kombispeichers wird ein Warmwasserspeicher in einen Heizungsspeicher eingesenkt. Es entsteht somit eine große Wärmeübergabefläche und eine höhere Leistung bei gleichen Ladetemperaturen. Bei diesem System gibt es keine kalten Zonen im Warmwasserspeicher und somit kann der gesamte Inhalt genutzt werden. Ein kompletter Legionellenschutz ist ebenfalls gegeben.

Emaillierter oder Edelstahl-Pufferpeicher?

Der Edelstahl-Pufferspeicher benötigt keine Magnesiumschutzanode und ist dadurch fast wartungsfrei. Er ist hygienisch völlig einwandfrei und leichte Belastungen beim Transport Schaden ihm nicht. Bei der Montage ist darauf zu achten das keine unedlen oder verzinkten Metalle verwendet werden. Auch die vorhandenen alten Rohre sollten vor der Installation begutachtet werden.

Der emaillierte Speicher ist günstiger als der Edelstahlspeicher, jedoch muss die Magnesiumschutzanode alle 2-3 Jahre geprüft bzw. ausgetauscht werden. Der Transport sollte vorsichtig vorgenommen werden, da die Emaillierung sonst Schaden nehmen kann. Er ist, wie der Edelstahlspeicher, hygienisch ebenfalls einwandfrei. Bei der Montage können fast alle Anschlussmaterialien verwendet werden.

Speicherwahl: Welchen Pufferspeicher oder Kombispeicher benötige ich?

Pufferspeicher, Kombispeicher oder Schichtenspeicher?

Unterschieden wird zwischen 3 Speichertypen:

1. Speicher für Heizungsanlagen: Pufferspeicher (Wärmespeicher) und Lastenausgleichsspeicher.

Diese Speicher werden in den Heizungskreislauf eingebaut und speichern die überschüssig produzierte Energie. Sind diese Speicher zusätzlich mit Wärmetauschern ausgestattet, so können weitere Energieträger mit eingebunden werden. Bei der zusätzlichen Nutzung von Solarzellen, ist der Einsatz eines Wärmetauschers notwendig, denn das Frostschutzmittel im Solarkreislauf darf sich nicht mit dem Heizungswasser vermischen. Bei zusätzlichen Gas- oder Ölheizungen sowie Wasserführenden Kamineinsätzen wird kein Wärmetauscher benötigt.

2. Warmwasserspeicher: Trinkwasser-, Edelstahl- und Brauchwasserspeicher

Die Warmwasserspeicher sollen genügend Trinkwasser für den täglichen Gebrauch zur Verfügung stellen und sind in den unterschiedlichsten Ausführungen zu haben. Es gibt sie komplett aus Edelstahl, in einer Kombination aus Edelstahl / Stahl, emailliert sowie kunststoffbeschichtet.
Welcher Speicher für welchen Einsatz der beste ist kann Ihnen der Lieferant mitteilen, denn jeder Speicher hat seine Vor- und Nachteile.

Bivalente (zweifache) Solarspeicher besitzen zwei Wärmetauscher. Einer der Wärmetauscher dient für den Solarkreislauf, der zweite und ggf. dritte wird in der zusätzlichen Gas-, Pellets-, Öl-, oder Holzheizung benutzt.

3. Kombispeicher und Schichtenspeicher

Die Kombispeicher

Diese Speicherart entstand, als bei einer Installation zu wenig Platz vorhanden war. Man senkte einen Warmwasserspeicher in einen Heizungsspeicher und entwickelte daraus den Kombispeicher der einen geringen Platzbedarf hat.
Der Nachteil dieses Speichers: Das gesamte Speichervolumen muss auf einer relativ hohen Temperatur gehalten werde, damit die Warmwasserversorgung sicher gestellt ist. Dies bedeutet evtl. höhere Energiekosten. Ebenfalls werden in Verbindung mit Solaranlagen größere Kollektorfelder benötigt, da sonst der Kombispeicher nicht auf die benötigte Temperatur gebracht werden kann.
Bei einer Kombination mit einer Holzheizung ist die Warmwassertemperatur ständig zu hoch, so dass es nötig ist einen Brauchwassermischer zu installieren.

Der Schichtenspeicher

Im Grunde genommen ist jeder Speicher ein Schichtenspeicher, denn das warme Wasser befindet sich im oberen und das kalte Wasser im unteren Bereich. Das Aufsteigen der Wärme kann man nur verzögern, jedoch nicht verhindern.
Schichtenspeicher werden in der Regel nie in Verbindung mit einer Holzheizung eingesetzt, da bei dieser die größte mögliche Energiemenge zwischengespeichert werden soll. Der kalte untere Bereich des Schichtenspeichers kann keine Energie aufnehmen. Wenn Wasserführende Kamine und zusätzliche Holzheizgeräte eingesetzt werden, ist dies der gleiche Fall.
Der Schichtenspeicher kommt bei den Solaranlagen zum Einsatz, wo sehr tiefe Temperaturbereiche den Wirkungsgrad der Kollektoren erheblich verbessern. Auch dort, wo eine Schichtung der Temperatur zur Erhöhung der Energieausnutzung führt, wird der Schichtenspeicher eingesetzt.