Vor dem Kauf des Pufferspeichers: Größe berechnen

Veröffentlicht am 20.05.2020 08:00 | 0 Kommentare
Puffespeicher mit Wasser und Fragezeichen
Wasser kann Wärme speichern und diese dann über längere Zeit hinweg wieder abgeben. Was im Kleinen bei der guten alten Wärmflasche prächtig funktioniert, das lässt sich auch für Ihre Heizung nutzen. Gerade bei der Wärmegewinnung aus nicht-fossilen Energieträgern können Pufferspeicher mit Wasser für ein Mehr an Komfort und Effizienz sorgen. Wir sagen Ihnen, wie Sie einen solchen Speicher bei Neuplanung oder Nachrüstung Ihrer Anlage richtig dimensionieren - abhängig von Ihrer Haushaltsgröße und der Art der Wärmegewinnung. Denn auf die Größe kommt es an.

Inhalt:
Darum ist die Größe wichtig
Ihr Pufferspeicher soll die Überschusswärme der Heizungsanlage aufnehmen, die im Augenblick nicht für Heizzwecke gebraucht wird oder genutzt werden kann. Sie wird dann wieder aus dem Puffer entnommen, wenn die Anlage im Betrieb keine ausreichende Heizwärme mehr erzeugt. Bei einer Solaranlage etwa, wenn die Sonne nicht mehr scheint. Ist der Speicher zu klein für die Leistung des Wärmeerzeugers (Holzkessel, thermische Solaranlage, etc.) überhitzt dieser und es kann zu irreparablen Schäden an der Heizungsanlage kommen. Ein zu großer Puffer hat den Nachteil, dass der Speicher nicht durchgeladen werden kann und somit nicht die gewünschte Abnahmetemperatur erreicht wird. Das wiederum kann den Eindruck erwecken, die Heizung würde keine Leistung erbringen, obwohl einfach nur der Puffer falsch dimensioniert ist.
Tipp: Neben einfachen Pufferspeichern gibt es auch KombispeicherHygienespeicher und Schichtspeicher. Auch hier ist die Dimensionierung entscheidend, in der Regel haben Sie aber die gleiche Auslegung wie Pufferspeicher.
Dimensionierung berechnen
Ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Auslegung eines Pufferspeichers ist natürlich der Wärmebedarf der Bewohner. Aber nicht allein die Zahl der Nutzer geht in die Berechnung ein, auch die Art der Wärmeenergiegewinnung und ihre Leistung hat einen Einfluss auf die richtige Dimensionierung des Puffers.
Bei einer Solarthermie-Anlage fallen die Zeiten der höchsten Energieausbeute nicht mit den Zeiten zusammen, in denen der Bedarf an Warmwasser hoch ist. Damit die Heizkörper auch morgens und abends schön warm werden, beziehungsweise Warmwasser vorhanden ist, muss die Wärme für diese Zeiten im Speicher bereitgehalten werden. Will man bei Solaranlagen den Pufferspeicher berechnen muss man also zunächst unterscheiden, ob die Anlage ausschließlich für die Brauchwasserbereitung, für die Heizungsunterstützung oder für beides eingesetzt werden soll.
Wissen: Achten Sie darauf, dass sowohl der Warmwasserspeicher, als auch der Puffer mit einem zusätzlichen Glattrohrwärmetauscher ausgerüstet ist, um die thermische Solaranlage mit ihrem Wasser-Glykol-Gemisch anschließen zu können.
Die folgenden Berechnungswege sind sehr allgemein. Eine Solarthermieanlage muss immer individuell geplant werden. Gerne unterstützen unsere Fachberater Sie dabei und ermitteln für Sie die optimale thermische Solaranlage und das passende Speichervolumen.
Brauchwasserbereitung

Bei der Brauchwasserbereitung geht man davon aus, dass pro Person 40 l Warmwasser am Tag benötigt werden. In einem vierköpfigen Haushalt würde somit ein Warmwasserspeicher mit 160 Liter Volumen ausreichen. Bei Wannenbäder kann dieses Volumen um den Inhalt der Badewanne nochmals erhöht werden. Ausschlaggebend  für das Speichervolumen ist jedoch die Fläche der Anlage. Deshalb rechnet man pro m² Kollektorfläche 50-80 Liter Speichervolumen, je nach Ausrichtung der Solaranlage. Die Größe der Kollektorfläche für die reine Warmwasserbereitung errechnet sich durch die Formel: Personen im Haushalt x 1 m² Kollektorfläche. Bei einer vierköpfigen Familie währen also 4 m² Kollektorfläche sinnvoll und somit 200-320 Liter Pufferspeichervolumen.
Duschkopf mit Wasser
Anlagengröße Brauchwassererzeugung = Personenanzahl x 1 m² Kollektorfläche x 50-80 l Speichervolumen
Heizungsunterstützung

Neben der Warmwasserversorgung kann die Solaranlage theoretisch auch nur für die Heizungsunterstützung ausgelegt werden. Dazu wird die zu beheizende Wohnfläche ermittelt, denn als Berechnungsgrundlage für eine heizungsunterstützende thermische Solaranlage werden pro 10 m² Wohnfläche 0,8 m² Kollektorfläche gerechnet. Demnach wären bei beispielsweise 150 m² zu beheizender Wohnfläche, 12 m² thermische Solaranlage notwendig. Auch hier wird das Puffervolumen mit 50-80 Liter pro Quadratmeter Kollektorfläche berechnet. Somit müsste der Pufferspeicher 600 - 1000 Liter Volumen aufweisen.
Heizkörper
Anlagengröße Heizungsunterstützung: 10 m² Wohnfläche x 0,8 m² Kollektorenfläche x 50-80 l Speichervolumen
Kombinierte Anwendung

Soll die thermische Solaranlage sowohl für Warmwasser, als auch für die Heizungsunterstützung genutzt werden, dann werden die Berechnung des Warmwasserbedarfs sowie die Berechnung des Heizbedarfs addiert. In unserem Beispiel wären dies also 4 m² Kollektorfläche für das Warmwasser für 4 Personen zuzüglich 12 m² Heizung für 150 m² Wohnfläche. Das sind also 16 m² Gesamtkollektorenfläche. Die Auslegung des Pufferspeichers berechnet man 80 Liter pro Quadratmeter Kollektorfläche. Das wären in diesem Beispiel 1.280 Liter benötigtes Speichervolumen, da die Speichergrößen genormt sind, kann hier ein 1.250 l Speicher eingesetzt werden, oder wenn die Familie zum Beispiel gerne häufig Wannenbäder nimmt, ein Speicher mit der nächsten Größe von 1.500 Litern.
Heizung und Brauchwasser
Anlagengröße Heizungsunterstützung: 10 m² Wohnfläche x 0,8 m² Kollektorenfläche x 50-80 l Speichervolumen
Bei wasserführenden Kaminen oder Pelletöfen wird ein Teil der Wärme zur Erhitzung von Wasser genutzt. Ein Pufferspeicher ist auch hier als Schutz für den Wärmeerzeuger sinnvoll und macht die erzeugte Wärme länger nutzbar. Für die benötigte Speichergröße gibt es hier eine einfache Faustformel: Pro kW Ofenleistung sollten 50 bis 100 l Speichervolumen zur Verfügung stehen. Ein Pufferspeicher für einen Kaminofen mit 10 kW Leistung sollte also mindestens 500 l fassen können. Beachten Sie dabei bitte, dass sich dieser Wert nur auf die wasserseitige Leistung des Ofens bezieht.
In die Größenberechnung gehen hier vor allem Kesselleistung und die Nenn-Abbrandperiode des Kessels ein. Nach der DIN EN 303-5 für Heizkessel für feste Brennstoffe lässt sich das nötige Speichervolumen auf folgende Weise errechnen:
Pufferspeichervolumen = 15 x Kessel-Nennleistung x Nenn-Abbrandperiode x (1 - 0,3 x Heizlast des Gebäudes / kleinste einstellbare Kesselleistung).
Dabei ergeben sich, je nach Auslegung, meist Pufferspeichervolumen von 35 bis 75 l/ kW bei Hackschnitzelheizungen oder Holzvergasern. Allerdings wird bei der BAFA Förderung für eine Heizung, die mit Biomasse betrieben wird, ein Pufferspeicher mit einem Mindestvolumen von 55 l/ kW verlangt. Wenn Sie also auf eine Förderung hoffen sollten Sie sich an den Vorgaben des BAFA orientieren, da diese auch bei Pelletkesseln anders ausfallen können.
Energieversorgungsunternehmen können die Stromversorgung von Wärmepumpen gezielt unterbrechen. Dies dient der Entlastung der Stromnetze zu Zeiten, in denen die Nachfrage nach Strom hoch ist. Während dieser Sperrzeiten wird dann keine Heizwärme mehr erzeugt, die Heizung wird vom Netz getrennt. Überbrückt werden können solche Sperrzeiten durch Pufferspeicher. Zur Berechnung der minimalen Speichergröße gilt dabei folgende Formel:
Masse des Pufferspeichers in m³ = (Heizleistung der Wärmpumpe x Überbrückungszeit) / (1,163 Wh/kg K) x Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf)
Beispiel:
Heizleistung der Wärmepumpe = 7,2 kW
Gewählte Überbrückungszeit = 0,33 h
spezifische Wärmekapazität des Wasser = 1,163 Wh/kg K
Temperaturdifferenz von Vor- und Rücklauf (K) = 7 K (sollte zwischen 5 und 10 K liegen)
m = (7,2 kW) x 0,33 h) / (1,163 Wh/kg K x 7 K) = 0,29 m³ ~ 300 Liter Puffervolumen
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