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Mehr als nur Wärme speichern

Wärmespeicher erfüllen auf unterschiedliche Weise immer vielfältigere Anforderungen

Reflex Winkelmann senkt die Wärmeverluste seiner Warmwasserspeicher mit dem Polyurethan-Hartschaum „rECOflex“. Er bildet während des Herstellungsprozesses mikroskopisch kleine Zellen, deren Wandstärken so gering sind, dass sich die Wärmeleitung reduziert. (Reflex Winkelmann)

Der „x-buffer combi“ von Kermi enthält sämtliche elektrische und hydraulische Komponenten für den Anschluss einer Wärmepumpe, für die Trinkwassererwärmung und den Betrieb eines Heizkreises. (Kermi)

Die Wandkonsole „PTH“ von Roth wandelt überschüssigen Solarstrom in Wärme um. Sie wird außerhalb des Wärmespeichers montiert. (Roth Werke)

Varmeco hat seinen Schichten-Pufferspeicher „PS-Backpack 2.0“ um eine Muffe für den Anschluss von Wärmepumpen ergänzt. (Varmeco)

Daikin bietet seinen Speicher „ECH2O“ auch in einer Kombiversion mit integrierter Wärmepumpe an. (Daikin)

Die thermische Ladestation „FlexTherm Eco“ von Flamco Meibes nutzt anorganisches Salz zur Wärmespeicherung. Sie lässt sich mit einer Photovoltaikanlage koppeln und liefert 12,5 l Warmwasser pro Minute. (Bilder: Flamco Meibes)

 

Speicher für Wärmepumpen und für den Eigenverbrauch von Solarstrom – so lauten die aktuellen Themen in der thermischen Energiespeicherung. Doch unterscheiden sich die angebotenen Wärmespeicher in Bauart, Dämmung, Regelung und einigem anderen mehr. Wer sie kennt, kann den optimalen Speicher für die jeweilige Anwendung auswählen.

Erneuerbare Energien haben die Vielfalt an technologischen Lösungen in der Heizungstechnik in den vergangenen Jahren erweitert. Diese Entwicklung hat damit auch das Anforderungsprofil an Wärmespeicher verändert. Das weiß auch Maik Saphörster, Produktmanager bei Reflex Winkelmann: „Mehr denn je gefragt sind regenerative Konzepte, die unterschiedliche Quellen je nach Bedarf miteinander kombinieren, um so ein Maximum an Effizienz erzielen zu können.“ Auf dem Vormarsch seien zudem Autarkiekonzepte, die das Zwischenspeichern von Energie erfordern. Es gelte, den Spagat zwischen bestmöglichem häuslichen Komfort und weniger Energieverbrauch zu meistern.

Dämmung macht den Unterschied

Zu weniger Energieverbrauch trägt bei Wärmespeichern eine bessere Dämmung bei. Wie unterschiedlich sie auch sind, eines haben sie gemeinsam: Sie sollten ausreichend gedämmt sein. Die auf dem Markt angebotenen Speicher lassen sich vor allem in ihrer Dämmqualität unterscheiden. Ein paar Zentimeter mehr Dämmung lohnen sich.

Nicht nur der Speicher sollte gut gedämmt sein. Auch die Anschlüsse und die Zuleitungen dürfen nicht vergessen werden. Wie hoch ansonsten die Verluste sein können, haben Wissenschaftler der Universität Stuttgart an solaren Kombianlagen untersucht. Ihr Ergebnis: Unter ungünstigen Bedingungen kann eine sehr schlechte Dämmung des solaren Kombispeichers dazu führen, dass die Verluste des Wärmetanks die solaren Energiegewinne übersteigen. In solchen Fällen hat die solare Kombianlage nicht zur Energieeinsparung beigetragen, sondern das Gegenteil bewirkt.

Dem wirkt Reflex Winkelmann entgegen. Mit dem Wärmedämmsystem „rECOflex“ hebt der Komponentenanbieter für Heizungs- und Warmwassersysteme die aktuelle Generation seiner Warmwasser- und Trinkwasserspeicher auf die Effizienzklasse A. Frei von Ozon schädigenden Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) besteht das Dämmmaterial aus PU-Schaum, der mikroskopisch kleine Zellen bildet. Deren Wandstärke ist so gering, dass die Wärmeleitung dadurch deutlich reduziert wird.

Wärme pumpen und speichern

Wärmepumpen werden immer beliebter. Kein Wunder, dass die Speicherhersteller spezielle Wärmetanks für diese Strom- und Umweltheizungen anbieten. Die Firma Kermi (Plattling, Bayern) hat ihren „x-buffer combi“ als Speicherlösung für Einfamilienhäuser auf Wärmepumpen abgestimmt. Er vereint Puffer- und Warmwasserspeicher und hat alle für den Betrieb einer Wärmepumpenanlage benötigten elektrischen und hydraulischen Bauteile bereits integriert. Über den 127 l großen Pufferspeicher mit integriertem Heizstab und angeschlossenem ungemischten Heizkreis beliefert er das Heizsystem mit Wärme. Zugleich entkoppelt der Puffer hydraulisch den Volumenstrom der Wärmepumpe vom Heizsystem. Dadurch kann die Wärmepumpe laut Kermi effizienter arbeiten und im Heizungssystem zirkuliert nur der tatsächlich benötigte Volumenstrom. Das Trinkwasser erwärmt ein 204 l fassender emaillierter Speicher mit einem integrierten Heizstab.

Mit Varmeco hat ein weiterer bayerischer Anbieter sein Speicherprogramm auf den Boom bei den Wärmekraftmaschinen eingestellt. Er hat seinen schon reichlich mit Anschlüssen versehenen Schichten-Pufferspeicher „PS-Backpack 2.0“ um eine weitere Anschlussmuffe ergänzt. Über sie sind Wärmepumpen hydraulisch optimiert einzubinden. „Unser Speicher eignet sich als Wärmebatterie in vielfältigen und hydraulisch anspruchsvollen Heizanlagenvarianten“, erklärt Prokurist Andreas Wimmer. Durch seine zehn Anschlussmuffen – davon acht zur freien Verwendung – würden sich Wärmeerzeuger- und Wärmeverbraucherkreise mit unterschiedlichen Temperaturniveaus auf unterschiedlichen Höhen an den Speicher anschließen lassen. Neben der Leistungsentkopplung der Kreise werde auf diese Weise zugleich die vorteilhafte hydraulische Entkopplung erreicht. „Der Schichtkanal vereinfacht die temperaturgerechte Rücklaufanbindung ohne hydraulischen Mehraufwand und verringert unerwünschte Mischungseffekte“, sagt Wimmer.

Aller guten Dinge sind drei – auch in Bayern. Mit dem „WP Fresh“ hat der Mossburger Hersteller Citrin Solar bereits vor geraumer Zeit einen Wärmepumpenspeicher vorgestellt. Nun rüstet er seine neuen Speicherserien standardmäßig mit zwei E-Muffen 11/2“ für den Einsatz von Elektroheizstäben aus. Außerdem stattet er seine neue Reglerserie „CS“ mit einer Funktion aus, um den Überschussstrom aus Photovoltaikanlagen zur Wärmespeicherung nutzen zu können.

Speicher zum Heizen mit (Solar)strom

Bei neuen Photovoltaikanlagen macht es für die Anlagenbesitzer Sinn, möglichst viel ihres Solarstroms selbst zu nutzen. Außer ans Tanken eines Elektromobils denken viele daran, den Photovoltaikstrom zum Heizen einzusetzen. Reflex Winkelmann bietet deshalb seit Neuestem Heizstäbe für seine Speicher als Zubehör an. Mit ihnen lässt sich Warmwasser aus Solarstrom bereiten. Die Produkte gibt es für Inselanlagen, bei denen der von den Modulen gelieferte Gleichstrom direkt genutzt wird, und alternativ für Systeme, die mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden sind.

Daikin stattet seine Kombispeicher „ECH2O“ mit einer Smart-Grid-Option aus, sodass zum Beispiel die Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage oder einem Batteriespeicher kombiniert werden kann. „Altherma 3 H HT ECH2O“ heißt die Komplettlösung aus Wärmespeicher und integrierter Wärmepumpe.

Die Firma Roth aus Dautphetal (Hessen) liefert zur solarelektrischen Einbindung die Wandkonsole „PTH“. Bei ihr handelt es sich um eine hydraulische Einheit, die aus einem regelbaren elektrischen Heizelement und einer regelbaren Umwälzpumpe besteht. Sie lässt sich mit allen Modellen der Thermotankreihe „Quadroline“ kombinieren und wird außerhalb der Kunststoffspeicher an die Wand montiert. Der Heizstab in der Wandkonsole fungiert als Durchlauferhitzer und erwärmt mit dem selbst erzeugten Strom das Wasser.

Weil er sich nicht innerhalb des Speichers befindet, stört er die Temperaturschichtung im Wärmetank nicht. Der externe Heizstab kann bis zu einer maximalen Speichertemperatur von 85 °C zuheizen.

Eine ganz andere Lösung, mit der sich Solarstrom zum Heizen nutzen lässt, hat das Unternehmen Flamco Meibes aus Mettmann (NRW) mit der thermischen Ladestation „FlexTherm Eco“ entwickelt. Sie wandelt den Strom direkt in Wärme um und speichert sie zur Warmwasserversorgung. Der Wärmeakku arbeitet mit einem sogenannten Phasenwechselmaterial (Phase Change Material, kurz PCM), in diesem Fall mit anorganischem Salz. Es reagiert auf Temperaturwechsel, indem es schmilzt und dabei entsprechend Energie absorbiert oder abgibt. „Bei unserem Verfahren wird das Salz durch eine elektrische Spule oder eine externe Wärmequelle auf bis zu 70 °C erhitzt. Das Salz ist bei dieser Temperatur vollständig flüssig. Wird warmes Trinkwasser benötigt, kris tallisiert das Salz und gibt seine Wärme an den mit Wasser gefüllten Wärmeübertrager ab, der dann warmes Trinkwasser erzeugt“, erklärt Marketingleiter Andreas Backhaus die Funktionsweise. Das Besondere: Der Akku kann unbegrenzt aufgeladen und wieder entladen werden. Es braucht 2,5 Stunden, bis er thermisch geladen ist. Ein weiterer Vorteil: Weil er ohne bewegliche Teile auskommt, bringt er wenig Wartungsaufwand mit sich.

Autor: Joachim Berner, freier Journalist

Wärmespeicher: Vom Vorratstank zur Energiezentrale

Bei Wärmespeichern handelt es sich um mehr als nur um mit Wasser gefüllte Behälter. Effektive Schichtladetechnik, neuartige Beladesysteme und integrierte Trinkwassererwärmung machen sie zu Schaltzentralen moderner Heizungen. Grundsätzlich lassen sich je nach Funktion drei Typen von Wärmespeichern unterscheiden: Warmwasserspeicher, Pufferspeicher und Kombispeicher. Als Sonderform kommt der Schichtenspeicher hinzu. Bei ihm lässt sich Wärme über spezielle Lader entsprechend der Temperatur einbringen und herausholen.

Warmwasserspeicher lagern erhitztes Trinkwasser für Bad und Küche. Pufferspeicher liefern das warme Wasser für die Heizung. Speicher, die beide Funktionen vereinen, heißen Kombispeicher. Sie können das Trinkwasser auf unterschiedliche Weise erwärmen. Entweder über jeweils in ihrem Inneren platzierte kleinere Speicher, sogenanntes Tank-in-Tank-Systeme, oder mittels Wärmeübertrager. Eine andere Möglichkeit der Trinkwassererwärmung bieten außerhalb des Tankkörpers installierte Frischwasserstationen. Dazu heizt Heizungswasser aus dem Puffertank durch den außerhalb montierten Wärmeübertrager fließendes Trinkwasser auf die gewünschte Temperatur.

 


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