Das Herz einer Zentralheizungsanlage Mit Pufferspeichern in die Heizungsmodernisierung einsteigen

Eine solare Trinkwassererwärmung ist zu jeder Zeit sinnvoll und oft der erste Schritt. Doch sollte hier schon weitergedacht werden, anstatt den monovalenten Warmwasserspeicher gegen einen schlanken bivalenten zu tauschen. Am Beispiel einer solarthermischen Integration liegt es nahe weiterzudenken und durch die Integration eines Heizungspufferspeichers nicht nur den Solarertrag und den Wärmekomfort zu steigern, sondern gleichfalls im Zentrum der Anlage eine hydraulische Schnittstelle zu schaffen, an der der alte Kessel noch seine letzten Tage fristen kann und ein Austausch des Wärmeerzeugers vorbereitet ist.


Frischwasserstation direkt am Pufferspeichermontiert - hier noch ohne Wärmedämmung, die stets nach der Montage angebracht wird.

Solarthermie ist nur ein Ansatz
Der Optimierungsansatz Trinkwassererwärmung ist unabhängig vom energetischen Standard der thermischen Hülle, da dieser ausschließlich von der Nutzeranzahl und deren Nutzerbedürfnissen abhängig ist. Also steht eine solarthermische Anlage zur Trinkwassererwärmung ins Haus und kann zu jederzeit sinnvoll nachgerüstet werden. Da eine Bevorratung von Warmwasser mit einem Warmwasserspeicher nicht mehr zeitgemäß ist und die Frischwassertechnik nicht nur den aktuellen Stand der Technik markiert, sondern sich auch größter Nutzerakzeptanz erfreut, bietet ein Solar-Pufferspeicher eine umfassende Lösung.
Ein zusätzlicher Aspekt liegt in der Verbesserung des tatsächlichen Wirkungsgrades des Wärmeerzeugers, der auf diese Weise von der Epilepsie des Taktens befreit wird. Oft genug macht man bei Bestandsaufnahmen in Gebäuden im Heizraum sommers wie winters die Erfahrung, dass der Kessel kurz anspringt. Kaum hat er seinen optimalen Verbrennungspunkt erreicht, schaltet er wieder ab. Verrußungen und Verschmutzungen aus unvollendeter Verbrennung und erhöhter Reinigungs-, und Wartungsaufwand sind die Folge.
Unabhängig von Feineinstellungen im Heizungsregler sorgt ein Pufferspeicher schon durch die Volumenerweiterung der Anlage für ein effizienteres Betriebsverhalten, besonders bei überdimensionierten Wärmeerzeugern. Ein hydraulischer Abgleich des Wärmeübertragungssystems tut ein Übriges, ebenso wie eine elektronisch geregelte Umwälzpumpe. Eine fachgerechte Spülung des Systems und eine Neubefüllung mit aufbereitetem und kalkfreiem Heizungswasser und vollständige Entlüftung ist Grundlage für die Inbetriebnahme.
Entsprechend des Wärmeerzeugers kann der Pufferspeicher parallel in das System eingebunden oder im Lastausgleich betrieben werden. Besonders bei bestehenden Gebäuden ist die Raumhöhe zu beachten. Entscheidend für die Montage ist nicht die Standhöhe des Speichers, sondern das Kippmaß, da der Speicher ja aufgestellt werden muss. Dieses maximale Höhenmaß des Speichers ist den Herstellerangaben zu entnehmen.
Ein Solarspeicher zeichnet sich nicht zwangsläufig dadurch aus, dass er einen integrierten Solarwärmetauscher besitzt, wie es beispielsweise bei bivalenten Warmwasserspeichern (den klassischen Warmwasser-Solarspeichern) der Fall ist, sondern ein Solarspeicher kann auch von einer externen Solarstation mit integriertem Plattenwärmetauscher solar beladen werden. Fakt ist: Er beinhaltet ausschließlich Heizungswasser und ist in das Zentralheizungssystem integriert.
Einerseits besteht hierbei die Möglichkeit einer solaren Nachrüstung, aber auch die systemspezifische Zuordnung von solaren Ladestrategien über den hydraulischen Anschluss. Entscheidend sind die Anschlüsse des Speichers und etwaige interne Ladevorrichtungen, Schichttrennplatten und dergleichen, um eine optimale Schichtung des Temperaturspektrums im Puffer zu erreichen. Die Anschlüsse eines Speichers sind immer besondere Schwachstellen. Die meisten Wärmeverluste treten hier auf. Aus diesem Grund sollen nur so viele Anschlüsse vorhanden sein, wie tatsächlich benötigt werden.
Wenn Sie aus Gründen einer flexiblen Nachrüstung oder Modifizierung der Anlage erhalten bleiben, sollten diese blinden Anschlüsse zusätzlich und sorgfältig gegen Wärmeverluste gedämmt werden. Zu beachten ist auch die Wärmedämmung im unteren Bereich des Speichers gegen die Wärmeverluste nach unten – obgleich diese noch verhältnismäßig gering sind. Die meisten Wärmeverluste entstehen freilich im oberen Bereich des Speichers. Dies ist aber nicht nur durch Wärmedämmung auf ein Minimum zu reduzieren, sondern auch durch den hydraulischen Anschluss. In den meisten Fällen empfiehlt sich der Anschluss an einen Pufferspeicher über einen Thermosyphon, um Verluste durch Wärmeströme in den Rohrleitungen sicher und einfach zu vermeiden. Rückschlagorgane sind für die konkrete Situation auszuwählen, da es unterschiedliche Funktionsweisen gibt, die mehr oder weniger für solche Fälle geeignet sind.
Beispielsweise kann durch die thermischen Strömungen in Rohrleitungen zwischen Speicher und Wärmeerzeuger sehr viel solare Wärme im Sommer verloren gehen, wenn diese am oberen Speicheranschluss über die Speicherladeleitungen zum Wärmeerzeuger, der außer Betrieb ergo kalt ist, den Pufferspeicher entladen, ohne dass irgend ein Bedarf ansteht. In jedem Fall sind derartige hydraulische Wärmeverluste sicher zu vermeiden. Nur so kann der Puffer seinen Anforderungen entsprechen und die Grundlage für eine effiziente Speicher- und Bereitstellungstechnik bilden.


Hochwertige PUR-Dämmschalen an einem Heizungspufferspeicher.

Wassergeführte Feuerstellen im Wohnraum
Dieser Wärmeerzeuger kann auch ein wassergeführter Kaminofen, Kachelofen und dergleichen sein, denn für viele Hausbesitzer ist eine Feuerstätte mit Sichtglas oder die Strahlungswärme eines Kachelofens nicht nur angenehm und steigert das thermische Wohlbefinden, sondern man kann auch dem fossilen Kessel im Keller schon mal ein Schnippchen schlagen. Für Nutzer, die es gewohnt sind oder einfach die naheliegende Möglichkeit haben, Stückholz zu verbrennen, lässt sich dies mit minimalem Kostenaufwand bereitstellen, sodass sich eine Mehrinvestition für einen CO₂-neutralen Wärmeerzeuger mitten im Wohnraum sehr schnell rechnet, da er zusätzlich zum Wärmekomfortgewinn das ganze Heizungssystem im Haus unterstützt. Entsprechend dem Engagement der Bewohner fungiert der Kessel im Keller lediglich zur Absicherung des Wohnwärmekomforts durch automatische Verbrennung. Ein Vorteil, den aber auch die Verbrennung von Pellets mit sich bringt.
Der Markt bietet bereits eine Vielzahl ausgereifter Pelletöfen für den Wohnraum, in unterschiedlichen Formen und Leistungsbereichen, die gut und gerne bei einem hochwertigen Gebäude den gesamten Heizwärmebedarf abdecken kann. Um nur einen weiteren Aspekt für die Integration eines Heizungs-Pufferspeichers anzuführen: Er bietet die Möglichkeit, unterschiedliche Wärmeerzeuger zusammenzufassen und möglichst effizient zu verwalten. Dies gilt umso mehr, je konsequenter wesentliche steuerungs- und regelungstechnische Komponenten der Anlage optimiert sind, wie beispielsweise die Wärmedämmung um die Rohrleitungen und Speicheranschlüsse, die Anlagenhydraulik, wo der Puffer auch als hydraulische Weiche eingesetzt werden kann, der Austausch von Umwälzpumpen und wichtigen Stellglieder.
Und nicht zuletzt die Positionierung von Sensoren oder Schaltwertgebern ist wichtig für eine punktgenaue Steuerung. Sollte es der Zufall so wollen, dass der wassergeführte Kaminofen schier unmittelbar über dem Pufferspeicher eine Etage höher steht, sollte in keinem Fall auf einen Thermosiphon verzichtet werden. Natürlich kann man den Anschluss für eine wassergeführte Feuerstelle auch erst einmal vorsehen, sodass jederzeit eine befeuerte „Wassertasche“ angeschlossen werden kann.


Pufferspeicher mit Markierung einer Schichttrennplatte.

Frisches Wasser in der Wanne
Die Frischwasserstation kann sowohl direkt am Pufferspeicher montiert oder an die Wand geschraubt werden. Die Steuerung erfolgt über einen Differenzregler, an dem die gewünschte Zapftemperatur eingestellt werden kann. Diese Funktion ist ebenfalls mit einem Solarregler kombinierbar. Die Frischwassertechnik ist das zweite Argument neben dem solarthermischen Kollektorfeld, zusammen mit einem Pufferspeicher, die Basis für eine abschließende und vor allem zielorientierte Heizungsmodernisierung bei Austausch des noch bestehenden Wärmeerzeugers.
Selbstredend kann ein Pufferspeicher mit Frischwassertechnik auch ohne solarthermisches Kollektorfeld betrieben werden. Eine Alternative zur Solarthermie besteht in der Nutzung von Abluft oder Umgebungsluft mit einer Wärmepumpe zur Trinkwassererwärmung. Wichtig ist in jedem Fall die zukünftige Art der Wärmeerzeugung im Auge zu behalten.
Gleich, ob Biomasse oder Umweltwärme favorisiert wird, eine Reduzierung der Systemtemperaturen steht ohnehin im Raum. Selbst für die Nutzung der Brennwerttechnik bildet ein Niedrigtemperatursystem die Grundlage. Diese Reduzierung ist auch Folge eines verringerten Heizwärmebedarfs durch die Verbesserung des Wärmeschutzes. Dies wäre der zweite Schritt, denn nicht immer ist das entsprechende Budget vorhanden, um eine vollständige Gebäudesanierung an einem Stück durchzuziehen. Dennoch sollte das gesamte Konzept stehen, bevor der erste Schritt getan wird, dessen Umsetzung mit einem Finanzierungsplan einhergeht.

Split-Warmwasserwärmepumpen
Die Trinkwassererwärmung mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe kann auch über eine Pufferbeladung erfolgen. Es ist bei Systemen mit Wärmepumpen grundsätzlich auf einen leistungsstarken Wärmetauscher der Frischwasserstation zu achten, um möglichst geringe Spreizungen zwischen Puffervorlauf und Zapftemperatur des Warmwassers zu erreichen. Eine hohe Spreizung für die Trinkwassererwärmung würde bedeuten, dass die Wärmepumpe ihren optimalen Betriebspunkt verlässt, wenn Sie mehr als 55°C leisten muss, um genügend Wärme auf das Trinkwasser übertragen zu können.
Ein Vorteil der Wärmepumpentechnologie liegt darin, dass mit Umweltwärme ganzjährig Warmwasser bereitgestellt werden kann. Die Warmwasserbereitung somit unabhängig des Wärmeerzeugers ist, der im Winter die Räume temperieren muss. Weiter Nebeneffekt ist die gewünschte Kühlung beispielsweise eines Weinlagers oder eines Raumes zur Lebensmittellagerung durch den Wärmeentzug aus der Raumluft, die den nutzungs- und bedarfsspezifischen Anforderungen durchaus entgegen kommen kann.
Zu beachten ist die Auslegung des Puffervolumens, nicht nur bezüglich der solaren Beladung, sondern auch die Wärmeleistung einer Split-Warmwasserwärmepumpe oder des bivalenten Wärmeerzeugers, der sich in der Heizperiode dazu schaltet. Die Leistungsverhältnisse müssen aufeinander abgestimmt sein und können unter Umständen durch Anschlussvarianten am Pufferspeicher verändert werden.

Modernisierung beginnt mit Pufferspeicher
Der Pufferspeicher bildet das Herz einer Zentralheizungsanlage. Nicht nur, um solare Wärme oder Wärme aus der Umwelt einzufangen, zu speichern und bereit zustellen, sondern auch um verschiedene Arten der Wärmeerzeuger zusammenzuführen. Vielfältige Möglichkeiten der Systemintegration einschließlich eines Mehrgewinns an Hygiene durch Frischwassertechnik. Es lohnt sich allemal, den Pufferspeicher aus dem Schatten der Wahrnehmung zu ziehen und ihn an die Stelle zu schieben, die ihm gebührt: an den Beginn einer Heizungsmodernisierung.

Autor: IKZ-ENERGY-Autor Frank Hartmann ist Geschäftsführer des Forums Wohnenergie in 97509 Zeilitzheim, Tel. 09381 716831, Fax 09381 716330, hartmann@forum-wohnenergie.de, www.forum-wohnenergie.de