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Was ist eigentlich...

ein Schichtenspeicher?

Bild 1: Konventionelle Speicherformen

Bild 2: Schichtenspeicher mit internem Wärmeübertrager.

Bild 3: Schichtenspeicher mit externem Wärmeübertrager.

 

Wenn bei Wärmeerzeugungsanlagen die Zeitspanne des Wärme­angebotes nicht immer mit den Zeiten der Wärmeabnahme übereinstimmt, müssen Wärmespeicher in das Anlagenkonzept einbezogen werden. In Brauchwassererwärmungsanlagen und Warmwasserheizungen handelt es sich um Warmwasserspeicher. Das sind Behälter, in denen immer ein gewisser Vorrat an gebrauchsfertigem Warmwasser bereitgehalten wird. Die klassische Form ist ein aufrecht stehender Zylinder mit der Heizvorrichtung in der unteren Hälfte (Bild 1).
Für die Kombination mit einer Solaranlage ist diese Speicherbauform nachteilig. Ein Solarkollektor arbeitet dann am effektivsten, wenn ihm möglichst kaltes Wasser zugeführt wird. Dazu ist ein Speicher erforderlich, bei dem es gelingt, den Speicherinhalt aufzuheizen, ohne dass es zu einer Durchmischung kommt. Ein solcher Speicher behält bis zu seiner vollständigen Beladung eine kalte Zone im Bodenbereich. Dabei wird sich die Höchsttemperatur Schicht für Schicht von oben nach unten aufbauen. Speicher, die so funkti­onieren, werden als Schichtenspeicher bezeichnet.
Bei diesen Schichtenspeichern wird die physikalische Eigenschaft des Wassers ausgenutzt, dass es bei höherer Temperatur eine geringere Dichte als bei niedrigen Temperaturen hat. Warmes, leichtes Wasser steigt deshalb nach oben und verbleibt dort auch, wenn nicht gemischt wird.
Auch beim klassischen Speicher nach Bild 1 steigt das erwärmte Wasser nach oben. Es vermischt sich aber sofort mit dem umgebenden kälteren Wasser, was zu einer gleichmäßigen Durchheizung des gesamten Speicherinhaltes führt.
Beim Schichtenspeicher wird diese Durchmischung durch besondere Ein- oder Anbauten vermieden. Es existiert mittlerweile eine ganz ansehnliche Zahl unterschiedlicher Lösungen für diese Aufgabenstellung. Weit verbreitet ist die Schichtung mittels Auftriebsrohr oder -schacht. Je nachdem, ob mit inneren (Bild 2) oder äußeren Wärmeübertragern (Bild 3) gearbeitet wird, befinden sich im Speicher entsprechend gestaltete Leiteinrichtungen, in denen das erwärmte Wasser gezielt aufsteigt. Austrittsöffnungen in verschiedenen Höhen gewährleisten, dass das aufsteigende Wasser die Leiteinrichtung in der Höhe verlassen kann, in der die gleiche Wassertemperatur herrscht. Dies ist der Vorgang des „Einschichtens“.
Bei anderen Produkten besitzt der Speicher mehrere über die Höhe verteilte Anschlussstutzen, denen das erwärmte Wasser temperaturgeregelt (durch Umschaltventile) zugeführt wird.
Weitere Konstruktionen besitzen im Speicherinnern einen beweglichen Schnorchel, der wasserdichteabhängig auf die passende Einströmhöhe aufschwimmt.
Durch das Schichtenladeprinzip wird gleichzeitig dafür gesorgt, dass nach kürzester Betriebszeit im obersten Speicherbereich gebrauchswarmes Wasser zur Verfügung steht.
In letzter Zeit kommen zunehmend in Kaltwassernetzen (zu Kühl- und Klimatisierungszwecken) Schichstenspeicher zum Einsatz. Sie dienen der gleichmäßigen Auslastung der Kälteaggregate.

 


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