Pufferspeicher und ihre Verwendung

Moderne Heizungsanlagen benutzen fast alle Pufferspeicher, um Energie in Form von warmem Wasser zwischenzuspeichern. Dies erhöht die Effizienz, da selbst Gas- und Ölheizungen in den Ein- und Ausschaltphasen vorübergehend einen schlechteren Wirkungsgrad haben. Pufferspeicher geben dem Wärmeerzeuger längere Einschaltzeiten und vermeiden so das zu kurze Takten. Besonders wichtig ist dies bei Pelletkesseln, da diese einen festen Brennstoff automatisch verbrennen. Bis die Flamme richtig brennt dauert daher einige Minuten. Soll die Flamme erlöschen, wird ein Ausbrennzyklus eingeleitet, der ebenfalls einige Minuten braucht. An- und Ausbrennen zusammen dauert dabei ca. 40 Minuten. Noch unverzichtbarer sind Pufferspeicher bei Festbrennstoffkesseln wie Holzvergaser, die während des Betriebs immer eine möglichst konstante Heizleistung liefern sollen. Die so anfallende Wärmeenergie wird im Speicher gesammelt und steht anschließend für viele Stunden zum Beheizen des Objekts zur Verfügung.

Arten von Pufferspeichern

Wegen der verschiedenen Anwendung und dem unterschiedlichen Bedarf wurden diverse Arten von Pufferspeichern entwickelt. Die Haupteinsatzgebiete sind:

Wir bieten Ihnen von unseren Lieferanten Qualitätsspeicher in den unterschiedlichsten Bauarten, aus verschiedenen Materialien und in einer großen Spanne von Speichervolumen an.

Neben den gängigen Stahlspeichern (innen roh) bieten wir Ihnen

Die verschiedenen Speichertypen bekommen Sie mit den unterschiedlichsten Muffenanordnungen sowie mit und ohne Wärmetauscher und Isolierungen.

Wie bei allen unseren Produkten, versuchen wir auch mit unseren Pufferspeichern Ihnen die günstigsten Preise bei bester Qualität zu bieten.

Selbstverständlich können Sie uns auch nach einem individuellen Preis fragen!
Ihre technischen Fragen sollten sich weitgehend durch die angebotenen Datenblätter klären. Falls Sie aber weitere Fragen haben, zögern Sie bitte nicht, mit uns Kontakt aufzunehmen.

Besonderheiten beim Einsatz von Pufferspeichern

Speicher-mit-2-Einschichtrohren Killus-Technik.de
 Ein großer Pufferspeicher mit 2 außen montierten Einschichtrohren. Deutlich sind die thermischen Siphons an allen Anschlüssen zu sehen, wie auch die Kugelhähne. Das linke, warme Einschichtrohr ist für eine Solaranlage, die über einen Plattenwärmetauscher angeschlossen ist. Das rechte Einschichtrohr ist für den Rücklauf eines Brauchwasserspeichers.

Ein Einschichtrohr an einem Speicher Killus-Technik.de

Das rechte Einschichtrohr obiger Zeichnung beim Einbau.

Bis vor einigen Jahren waren Pufferspeicher in Heizungsanlagen überaus selten, da vorwiegend Öl- und Gasheizungen eingebaut wurden, die auch sehr gut ohne diese Wärmespeicher auskommen. Lediglich zur Bereitung von Warmwasser wurden meist emaillierte Brauchwasserspeicher eingebaut. Allerdings hat kaum jemand darauf geachtet, daß diese unter Umständen sehr stark verkalken können, wenn die Brauchwassertemperatur über 60°C eingestellt ist. Dabei kann es schon vorkommen, daß die Rohrschlange zum Aufheizen des Trinkwassers nach einigen Jahren mehrere Zentimeter dick von Kalk bedeckt ist. Es braucht nicht erwähnt zu werden, daß dadurch der Wirkungsgrad extrem absinkt, was aber oft nicht einmal bemerkt wird, außer im Geldbeutel!

So haben früher nur wenige Heizungsbauer etwas über den korrekten Einsatz und Einbau von Pufferspeichern erlernt. Entsprechend oft finden wir Kunden, denen teilweise grobe Fehler bei der Installation eingebaut wurden, was mindestens das Heizen kostenintensiver macht, aber bis hin zum fast völligen Versagen einer neuen, teuren Heizungsanlage führen kann!

So einige Tipps zum Einsatz von Speichern

  • Vergewissern Sie sich, daß Ihre Heizung wirklich einen Speicher benötigt!
    Gas- und Ölheizungen können gut auch ohne Pufferspeicher weiter betrieben werden. Die mögliche Einsparung durch längere Funktions- und Ruhezeiten wird kaum die Investition bezahlt machen, obwohl auch diese Heizkessel bzw. Thermen durch den Einsatz eines Pufferspeichers weniger takten und so effektiver arbeiten.
  • Benötigt Ihre Heizung einen Pufferspeicher, achten Sie auf die passende Größe!
    Bei Pelletheizungen fordert das BAFA wenigstens 30 Liter Speicher je Kilowatt Heizleistung, damit die volle Förderung gewährt wird. Diese Größe ist nach unserer Erfahrung ein passender Wert, der aber auch etwas erhöht werden kann.
    Bei Holzvergaserheizungen fordert das BAFA 55 Liter Puffer je Kilowatt Heizleistung, damit Sie die Förderung erhalten. Dies ist nach unserer Erfahrung ein Mindestwert, der auch etwas größer ausfallen kann. Speziell Heizkessel mit Leistungen um 50 kW und mehr freuen sich auch um 20 - 30% mehr Puffervolumen. So kann es Ihnen kaum geschehen, daß alle Puffer voll sind bevor der Kessel ausgebrannt ist und er herunterregeln muß, damit nicht die thermische Ablaufsicherung anspricht.
    Bei Heizungen mit Wärmepumpe und Fußbodenheizung kann nach unseren Erfahrungen auf einen Pufferspeicher in der Regel verzichtet werden, wenn nicht Brauchwasser (in einem Hygienespeicher) erhitzt werden soll. Doch dann empfehlen wir, nur das warme Wasser über diesen Speicher zu erhitzen und heizungsmäßig höchstens einen Handtuchhalter im Badezimmer anzuschließen. Die Fußbodenheizung erhält dann nur eine hydraulische Weiche, und das Heizungswasser wird nur auf die nötige Vorlauftemperatur erwärmt. Beim Einsatz von Heizkörpern in Verbindung mit einer Wärmepumpe (niedrige Vorlauftemperatur bis 40°C, eventuell Heizkörper mit Ventilatoren - Klimatruhen - und noch niedrigerer Vorlauftemperatur) ist ein kleiner Pufferspeicher mit ca. 20 - 50 Liter / Kilowatt gegebenenfalls angebracht. Allerdings sollte niemals ein Mischer zur Vorlauftemperaturregelung eingesetzt werden! 
  • Wie viele Speicher sollen eingesetzt werden?
    Wenn Pufferspeicher nötig sind, versuchen Sie nur einen großen Speicher einzusetzen, wenn es sich irgendwie machen läßt, diesen wegen Größe und Gewicht einzubringen. Gegebenenfalls lassen Sie sich einen Speicher speziell anfertigen. Das kommt oft sogar günstiger, als mehrere Serienspeicher zusammenzuschalten.
    Müssen mehrere Speicher eingesetzt werden, sollten Sie überprüfen, ob eine serielle oder parallele Verschaltung für Ihre Anwendung sinnvoller ist. Oft wird es auch notwendig, die Zusammenstellung der Speicher über Motorventile und Steuerung je nach Anforderung umzustellen.
  • Warmwasserbereitung mit Speichern
    Sehr oft werden auch heute noch bei Biomasseanlagen Brauchwasserspeicher oder Pufferspeicher vom Typ Tank-in-Tank zur Bereitung und Vorhaltung von warmem Wasser eingebaut. Das halten wir für die schlechteste Lösung und in den meisten Fällen für einen richtig kostspieligen Fehler! Die Nachteile der Warmwasser-Standspeicher (Boiler) sind vielfältig:
    -- Emaillierte Speicher sind durch das hindurchströmende Leitungswasser in der Gefahr durchzurosten. Deswegen werden Magnesiumschutzanoden eingebaut, die beständig Magnesiumoxid als Schlamm unten in den Speicher fallen lassen. Sollte vergessen werden, die Anode zu kontrollieren und rechtzeitig auszuwechseln, kommt es unweigerlich zum Lochfraß. Eine Fremdstromanode kann dies zwar verhindern, doch die weiteren Nachteile bleiben.
    -- Das Aufladen des Trinkwasserspeichers benötigt eine Pumpe und eine extra Ansteuerung, verbraucht also laufend Strom (gilt nicht für Tank-in-Tank).
    -- Das Aufladen des Warmwasserspeichers aus dem Pufferspeicher verursacht durch die sehr stark wechselnde Temperatur des zurückströmenden, abgekühlten Heizungswassers, im Hauptpufferspeicher sehr starke Verwirbelungen und Vermischungen, wodurch viel mehr Energie verloren geht, als nur zur Warmwasserbereitung nötig wäre (gilt nicht für Tank-in-Tank). Dies macht sich in der Heizungsrechnung stark bemerkbar! Eine gute Abhilfe für dieses Problem bietet ein Einschichtrohr außen oder innen am / im Hauptpufferspeicher, allerdings auch nur, wenn lediglich ein Pufferspeicher verbaut ist.
    -- Die Ansammlung von sehr viel Kalk und auch von Schlamm von der Magnesiumanode machen Brauchwasserspeicher sehr unhygienisch! Wir vertreten zwar nicht die Ansicht (ja, es ist nur eine Ansicht, da nicht wissenschaftlich belegt!), daß Bakterien und hier die Legionellen Menschen krank machen, aber in diesem Medium werden sich viele Bakterien einnisten.
    -- Brauchwasserspeicher müssen nach Trinkwasserverordnung bei gewerblicher Nutzung (Vermietung) ab einem Volumen von 400 Litern angezeigt und regelmäßig überprüft werden. Dies verursacht zusätzliche Kosten. Es ist zu erwarten, daß dieses Volumen in Zukunft noch reduziert wird.

    Der Hygienespeicher: Die empfehlenswerte Alternative zur Brauchwassererwärmung!
    Die einfachste, sauberste, preisgünstigste und zuverlässigste Weise sein warmes Wasser zu erzeugen ist über einen sogenannten Hygiene-Kombispeicher. Das gesamte Volumen wird vom Heizungswasser erfüllt, in dem sich eine Rohrschlange befindet, durch die das frische Wasser strömt und sich im Durchlaufprinzip erwärmt. Hygienespeicher verwenden den Druck der Wasserleitung und benötigen keine zusätzliche Technik oder Pumpen. Da nur ca. 50 Liter Wasser im Wärmetauscherrohr enthalten sind, die bei jeder Entnahme vollständig ausgetauscht werden, kann das Wasser nicht alt werden und das Wachstum von Bakterienkulturen ist unmöglich. Wird wie bei den von uns angebotenen Speichern der Wärmespeicherwendel aus Edelstahlwellrohr hergestellt, so kann es auch nie zu einer Verkalkung kommen. Sollten sich (kleinste) Kalkkristalle an der Rohrleitung angesetzt haben, platzen diese bei der nächsten Betätigung des Wasserhahns wieder ab, da das gesamte Wellrohr durch den Wasserschlag beim Schließen ins Schwingen kommt. So ist das Edelstahlwellrohr selbstreinigend!
    Wichtig ist aber, daß der Wärmetauscher aus Edelstahl keinerlei elektrisch leitende Verbindung mit dem Metall des Speichers oder der Zuleitungen des Frischwassers hat, damit es nicht zu parasitären elektrochemischen Strömen kommt, die zu einem Durchrosten des Speichers führen würden.
    Achtung: Hygienespeicher mit Edelstahlwärmetauschern dürfen nicht in Frischwasseranlagen eingebaut werden, die Eisenrohre (galvanisiert, verzinkt) in der Zuleitung haben. Eingeschwemmte Eisenteile und Rostflocken führen zur Fremdrostung und in Folge zum Lochfraß im Edelstahl! Einen gewissen Schutz geben vorgeschaltete Feinfilter, aber die beste Lösung ist es, diese alten Eisenleitungen durch Kupfer oder Verbundrohr zu ersetzen.
  • Anschluß von Speichern
    Bitte sehen Sie an jedem benutzten oder eventuell zu benutzenden Anschluß der Speicher einen Kugelhahn mit Stopfbuchse vor. So können Sie es bei durchzuführenden Reparaturarbeiten vermeiden, das Heizungswasser aus dem Speicher abzulassen. Der Grund ist ganz offensichtlich nicht der Preis für das Wasser, sondern die Belastung der gesamten Heizungsanlage mit Sauerstoff und Chlor bei jeder Befüllung. Sauerstoff in der Heizungsanlage führt zur Rostung aller Eisenteile, also des Kessels, des Speichers und vor allem der Heizkörper (die wegen des dünnsten Eisens als erstes Leck werden!).
    Bei den nicht regelmäßig benutzten Kugelhähnen sollten Sie die Griffe entfernen, damit diese nicht von jemanden beiläufig geschlossen werden können (spielende Kinder).
    Jeder Anschluß eines Pufferspeichers (auch Kalt- und Warmwasserleitungen sowie der Anschluß der Solaranlage!) sollte mit einem Thermosiphon aufgebaut werden. Ohne diese Siphons kommt es in den Anschlußleitungen bei stehendem Wasser zu Mikrozirkulationen in den Rohren, da im Rohr das Wasser abkühlt. Ist die Leitung nun horizontal oder mit Gefälle zum Speicher verlegt, strömt das nun abgekühlte Wasser durch die höhere Dichte in der unteren Hälfte des Rohres Richtung Speicher und in diesen hinein. Aus dem Speicher wird es mit warmem Wasser ersetzt, das in der oberen Hälfte des Rohres in das Rohr zurückströmt. Messungen haben ergeben, daß bis zu 20% des Energieverlusts eines Speichers auf diese Mikrozirkulationen zurückzuführen ist, wenn sie nicht durch den Einbau von Thermosiphons vermieden werden.
  • Einschichtrohre
    Wasser dehnt sich oberhalb von 4°C beim Erwärmen deutlich aus. Dadurch nimmt die Dichte und damit das spezifische Gewicht des Wassers ab, es wird also leichter und strömt in kälterem Wasser nach oben. Wird in einen kalten Pufferspeicher (beispielsweise 20°C) oben heißes Wasser mit 80°C eingeleitet, so "schwimmt" dieses leichtere Wasser quasi auf dem schwereren kalten Wasser. Es kommt zu einer sehr deutlich ausgeprägten Temperaturschichtung: Auf eine Strecke von 5 - 10 cm nimmt die Temperatur ganz schnell von 80°C auf 20°C ab! Wird der Speicher nicht durch Pumpen verwirbelt, so bleibt diese Schichtung bei guter Isolierung tagelang erhalten, wobei die Übergangsschicht nur wenig dicker wird (etwa 10 - 20 cm). Genau diese Eigenschaft des Wassers machen sich alle (Schichten-) Pufferspeicher zu Nutze.
    Problematisch wird es immer dann, wenn in einen teilweise oder ganz geladenen Speicher Wasser eingeleitet werden muß, dessen Temperatur nicht gleich oder höher als die obere Temperatur im Speicher ist (Einleitung oben). Ebenso, wenn das einzuleitende Wasser temperaturmäßig nicht tiefer oder gleich der tiefsten Temperatur unten im Speicher ist (Einleitung unten). Wenn dieses Wasser oben eingeleitet wird, muß es im wärmeren Wasser im Speicher absteigen - es wird wie in Blasen "runterfallen", bis es in eine Schicht gleichen Gewichts (gleicher Temperatur) ankommt. Ebenso muß unten eingeleitetes Wasser aufsteigen, wenn es wärmer als das sich unten befindliche Wasser ist. Bei diesen Strömungsprozessen wird ganz offensichtlich Wasser vermischt, so daß lauwarmes Wasser entsteht, daß keinen Heizwert mehr hat: Frei zur Verfügung stehende Energie wurde vernichtet!
    Die beste und perfekte Art, dies zu vermeiden, ist ein Einschichtrohr!
    Die Bilder rechts zeigen Einschichtrohre an und in Pufferspeichern. Die Funktion ist leicht verständlich: Das außen liegende Einschichtrohr muß deutlich größeren Querschnitt haben, als die ankommende Leitung, damit die Strömungsgeschwindigkeit im Einschichtrohr stark abgemindert wird. Wenn keine Pumpe an ist, verhalten sich das Einschichtrohr und der Speicher wie zwei parallel verbundene Pufferspeicher. In beiden ist die Wärmeschichtung also identisch. Wird nun beispielsweise von oben Wasser einer mittleren Temperatur eingeleitet, so "fällt" dieses im Einschichtrohr hinunter, bis es auf die Schicht mit gleicher Temperatur trifft. Nun kann es nicht weiter absteigen. Das nachströmende Wasser kann nun nur noch in das eben oberhalb befindliche Verbindungsrohr in den Hauptspeicher fließen und kommt somit genau an der temperaturmäßig passenden Stelle in das Wasser im Speicher.
    Das innenliegende Schichtenrohr mit den vielen Löchern (oben und unten offen!) verrichtet diesen Dienst noch viel effektiver, da es mehr "Stockwerke" gibt und durch die rundherum angeordneten großen Löcher das Wasser sehr langsam in das Speicherwasser einfließt.

 

Membrandruckausdehnungsgefäße

Jedes geschlossene Wassersystem muß mit einem Ausdehnungsgefäß ausgestattet sein, wie auch mit einem Sicherheitsventil. Offene Ausdehnungsgefäße werden heute nicht mehr viel eingesetzt. Membrandruckausdehnungsgefäße (MAG) haben sie verdrängt.

Die Notwendigkeit ergibt sich aus der Ausdehnung des Wassers bei ansteigender Temperatur. Bei der Erwärmung von 100 Liter Wasser von 4°C auf 100°C dehnt dies sich immerhin um 4,34 Liter aus! Wenn Ihr Pufferspeicher also 1.000 Liter hat, sind dies immerhin schon 43,4 Liter! Zur Berechnung der nötigen Größe des Ausdehnungsgefäßes muß aber das Wasservolumen der gesamten Heizungsanlage in Betracht gezogen werden.

Auf der Seite Membrandruckausdehnungsgefäße haben wir für Sie Formeln und Hinweise zur Berechnung der Größe des MAG zusammengestellt.

Für alle Fragen zum Einsatz von Pufferspeichern oder der Planung Ihrer Heizung, können Sie uns gerne anrufen.

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