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Pufferspeicher

Paradigma Pufferspeicher
Frischwasser-Puffer: AquaExpresso

Thermische Solaranlagen und Heizkessel vermögen ihr Potential zur Wärmegewinnung und Wärmenutzung insbesondere in Verbindung mit einem Pufferspeicher auszuspielen. In der Solarthermie dient ein Pufferspeicher dazu aktuell überschüssige Wärmeenergie bis zu ihrer Verwendung konservieren. Denn die Sonne scheint nicht Tag- und Nacht und ebenso wenig konstant. Durch das Puffern kann warmes Wasser zum Duschen, Waschen oder auch zum Heizen auch dann abgerufen werden wenn die Solaranlage keine oder nur wenig Energie vom Dach liefert.

Durch den Einsatz mordernen Wärmespeicher wird der solare Deckungsgrad wesentlich erhöht und die Zentralheizung wesentlich entlastet. Das Wasser, das von der Sonne erwärmt wurde, hält sich in einem Pufferspeicher, der eine Sonderform des Wärmespeichers darstellt, über mehrere Tage.

Ein Solarspeicher weist deutliche Unterschiede zu herkömmlichen Wasserspeichern auf. Ein solcher Solarspeicher für die Trinkwasserbereitung und generellen Wärmebevorratung wird daher auch Kombispeicher genannt.

Solarthermie mit Pufferprinzip
Solares Heizen nach dem Pufferprinzip

Ein so genannter "Schichtenlader" ist als Pufferspeicher optimal geeignet, da sich bei ihm das kalte und warme Wasser nicht vermischen und die thermische Schichtung erhalten bleibt. Fungiert das Wasser nämlich als Wärmespeicher, steigt das warme Wasser gemäß den Grundlagen der Thermodynamik auf. Die dabei entstehenden Verwirbelungen würden negative Auswirkungen zur Folge haben. Zudem benötigt ein Pufferspeicher mit schlechter Schichtung eine größere Kollektorfläche, während eine gute Schichtung den Solarertrag um bis zu 5% aufgrund geringerer Wärmeverluste steigern kann.

Auch auftretende Übertemperaturen werden vom Pufferspeicher ausgeglichen. Gerade, wenn eine Solaranlage auch eine Heizungsunterstützung bietet und die Solaranlage mit der Heizung parallel betrieben wird, entstehen sehr leicht Übertemperaturen. Im Grunde optimieren Pufferspeicher jede Art von Heizung, insbesondere wenn die solare Heizungsunterstützung nach dem Pufferprinzip gestaltet wird.

Pufferspeicher
Thermische Schichtung sichtbar gemacht

Pufferspeicher im Heizungsbau: Die Temperaturschichtung

Die saubere Schichtung des Wassers ist sehr wichtig bei der Verwendung des Pufferspeichers. In der Regel weisen Pufferspeicher eine hohe und schlanke Form auf bestehen für die Verwendung als druckloser Speicher aus Kunststoff. Wird er nicht als druckloser Solarspeicher genutzt, ist ein Pufferspeicher aus beschichtetem Material besser geeignet. Wichtig ist auch, dass die Wärmedämmung den Boden einschließt und gut 8-12 cm dick ist. Dafür ist Weichschaum beispielsweise sehr gut geeignet. Der Solar-Wärmetauscher sollte demnach bei einem Pufferspeicher stets ganz unten liegen. Aus energetischer Sicht wäre eine Isolierung nach dem Thermoskannen-Prinzip mit einem schützenden Vakuum nahezu ideal, jedoch ziehen die vielen Anschlussmöglichkeiten und Vorrichtungen für das Anbringen von Messfühlern viele Wärmebrücken nach sich. Neben Produktions-technischen Hürden wäre ein solches Speicherkonzept jedoch vermutlich auch nicht wirtschaftlich herstellbar. 

Die optimale Speicher-Größe

Bei der Auswahl des optimalen Speichers stellt sich stets die Frage nach dessen Inhalt und Volumengröße. Das Thema der optimalen Speichergröße wird auf der Seite Exkurs Speichergröße ausführlicher behandelt. Wählt man einen Tank mit möglichst großen Volumen um möglichst viel Solarenergie auch über mehrere Tage hinweg zu speichern, so steigen auch die Bereitschafts-Verluste im gleichen Maß an und die Energie "verpufft" im Heizungskeller. Zu kleine Speicher hingegen sorgen dafür, dass Solaranlagen und Heizungen nicht viel Energie einspeisen können. Wie immer, kommt es auf das optimale Zusammenspiel und richtigen Auslegung der einzelnen Komponenten des Systems an.