Boiler24.org Alles über Warmwasserspeicher, Boiler & Warmwasser
Schichtenspeicher – Bei der Warmwasserbereitung ist es sehr nützlich, wenn das einmal erwärmte Wasser in einem besonders isolierten Zwischenspeicher bevorratet und eine Zeit lang warm gehalten wird, sodass nicht jedes Mal die Heizungsanlage hochgefahren werden muss, wenn gerade warmes Wasser benötigt wird.
Zum einen steht dann sofort warmes bzw. heißes Wasser zur Verfügung, zum anderen lässt sich mit der Zwischenspeicherung bares Geld sparen, indem insgesamt wesentlich weniger Energie für das Erwärmen verbraucht wird.
Vor allem bei Heizungs- und Warmwasserbereitungsanlagen, die umweltschonend zusätzlich mit Solarenergie zu heizen, benötigt der Erwärmungsprozess eine Weile bis genügend warmes Wasser für den Verbrauch zur Verfügung steht, sodass ein Wasserspeicher bei diesen Systemen unentbehrlich ist. Die mit der Heizanlage verbundenen Warmwasserspeicher werden oft auch als Pufferspeicher bezeichnet, weil immer ein gewisser Puffer an warmem Wasser zur Verfügung steht.
Diese bestehen zumeist aus einem besonders gut isolierten Tank, in dem das heiße Wasser nach dem Erwärmen zur Speicherung eingeleitet wird und oftmals auch über eine eigene integrierte Heizvorrichtung mit der bei das Wasser bei Bedarf nachgeheizt werden kann, wenn die Temperatur unter eine bestimmt Schwelle liegt.
Eine besonders moderne Form der Pufferspeicher sind die sogenannten Schichtenspeicher oder Schichtspeicher. Diese machen sich das Prinzip zunutze, dass warmes Wasser eine geringe Dichte aufweist als kaltes Wasser. Da das kältere Wasser also schwerer ist lagert es sich in einem Tank also immer in den unteren Schichten ab, während sich das wärmere Wasser im oberen Teil befindet.
Wie funktioniert ein Schichtenspeicher?
Schichtspeicher sind im Inneren so konstruiert, dass die unterschiedlich temperierten Wasserschichten nicht verwirbelt und durchmischt werden, wenn frisches Wasser in den Tank zufließt.
Mit verschiedenen Temperaturfühlern und einer besonderen Regelungstechnik kann das Wasser bei Bedarf genau aus der Temperaturschicht zugeführt und entnommen werden, dass für die Anwendung die geeignete Temperatur aufweist. Duscht also jemand besonders gern heiß, fließt Wasser zunächst aus dem oberen Teil des Schichtenspeichers ab.
Wird nur leicht warmes Wasser benötigt, wird dieses aus dem unteren oder mittleren Teil des Speichers entnommen. Bei einem herkömmlichen Pufferspeicher wird mit jedem Zufluss von neuem Wasser ein großer Teil des Tankinhaltes verwirbelt. Beim Nachheizen muss daher das komplette Tankvolumen beheizt werden.
Somit wird also eine höhere Energiemenge benötigt, um den Tankinhalt auf Temperatur zu halten, die Temperatursteuerung ist damit eher schwerfällig.
Das das neu zufließende Wasser im Schichtenspeicher hingegen wird zunächst zur Vermeidung von Verwirbelungen entschleunigt und zu der Schicht im Speicher zugegeben, die am besten zur Temperatur passt.
Dies geschieht über in den Tank eingelassene Röhre die verschiedene Ventile aufweisen und sich abhängig von der Wassertemperatur des zufließenden Wassers sowie der passenden Wasserschicht öffnen.
Die Temperaturverteilung im Tank bleibt somit also weitestgehend erhalten. Mit einem Schichtspeicher kann der Energiebedarf wesentlich verringert werden, in dem exakt so viel nachgeheizt wird, dass nur das aus einer bestimmten Wasserschicht entnommene Volumen neu aufgeheizt werden muss.
Dabei wird die Wärme im unteren Teil des Schichtenspeichers über einen Wärmetauscher zugegeben, weil hier der Temperaturunterschied am größten ist und damit effektiver beheizt werden kann. Die Temperatursteuerung im Tank ist insgesamt also wesentlich detaillierter und es wird weniger Zeit zum Nacherwärmen benötigt.
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Vorteile eines Schichtenspeichers?
Schichtspeicher bieten zahlreiche Vorteile. Insbesondere in Situationen, in denen sehr viel warmes Wasser auf einmal benötigt wird, etwa zur morgendlichen Duschzeit entfalten Warmwasserspeicher die besonderen Komfort, in dem warmes Wasser auf Anhieb zur Verfügung steht und nicht erst eine Weile laufen muss um warm zu werden.
Aber auch wenn nur eine kleine Menge Wasser, beispielsweise zum Händewaschen benötigt wird, bieten sie den Vorteil, dass nicht zusätzlich aufgeheizt werden muss.
Die Nachheizung beschränkt sich lediglich auf die Fälle, nachdem Wasser verbraucht wurde sowie kurze Nachheizintervalle damit das Wasser gleichmäßig warm gehalten wird.
Durch die ungleichmäßige Wärmeverteilung in Schichtspeichern und ihrer Funktionsweise kann die Zuführung von Wärmeenergie sowie die Entnahme von Wasser mit einer bestimmten Temperatur effektiver gesteuert werden.
Das spart Energie für die Wassererwärmung und damit bares Geld. Insbesondere bei mit Solaranlagen gekoppelten Speichern kann der Temperaturunterschied am Wärmetauscher besonders effizient genutzt werden, da mehr Wärme aus der Solarflüssigkeit übertragen werden kann.
Bei kombinierten Anlagen, das heißt, wenn der Schichtspeicher gleichzeitig über jeweils einen Tank für das Heizwasser und für das Brauchwasser verfügt, kommt dieser Vorteil besonders zur Geltung. Das Ergebnis sind deutlich niedrigere Heizkosten. Der etwas höhere Preis für Schichtenspeicher amortisiert sich somit relativ schnell.
Arten zur Warmwasserbereitung
Neben den Schicht und Pufferspeichern gibt es eine ganze Reihe von Möglichkeiten für die Warmwasserbereitung. Zunächst einmal gibt es den klassischen Durchlauferhitzer.
Bei diesen wird das Wasser über einen eingelassene meist gewendelten Heizstab erwärmt. Vom Aufbau her kann man dies mit einem Tauchsieder vergleichen. Die Erwärmung erfolgt dabei der Funktionsweise des Durchflussprinzip, das heißt, das kalte einströmende Wasser wird im Prinzip ab dem Moment in dem der Wasserbrauch beginnt erwärmt, in dem die integrierte Heizung anspringt.
Die Erwärmung erfolgt im wesentlichen mittels elektrischen Stroms oder bei vorhandenem Gasanschluss mit Gas. Der Nachteil ist, dass das warme Wasser nicht gespeichert wird, es handelt sich also nicht um einen Wasserspeicher.
Insbesondere die Erwärmung über Strom ist zudem kostenmäßig wenig effizient. Eine andere Form zur Warmwasserbereitung ist die mit einem Boiler (boil = engl. für kochen/brühen). Boiler verfügen über einen Wassertank, der unterhalb des Tankes über eine Heizvorrichtung zur Befeuerung meist mit Gas (ältere Boiler auch mit Kohle oder Holz) verfügt oder bei Erwärmung mit elektrischem Strom über eine eingelassene Heizspirale.
Insbesondere ältere Boiler verfügen meist über keine besonders gute Isolierung und können daher nur begrenzt Wärme speichern. Neuere gut isolierte Boiler hingegen speichern warmes Wasser mittlerweile recht gut, verfügen aber insbesondere beim Betrieb mit elektrischem Strom nicht über die Energieeffizienz, wie Schichten- oder Pufferspeicher.
Kennzeichnend für Durchlauferhitzer und Boiler ist, dass diese immer eine direkte Beheizung verfügen. Sie werden meist dann eingesetzt, wenn keine zentrale Warmwasserversorgung besteht und sich der Einbau einer neuen modernen Heizanlage nicht lohnt, etwa wenn wie in Ferienhäusern selten jemand anwesend ist oder keine baulichen Möglichkeiten für eine andere Warmwasserversorgung gegeben sind.
Ebenso kommen Boiler recht häufig im mobilen Einsatz zum Beispiel beim Campen oder auf Booten vor. Boiler zur Beheizung der Räume findet man heutzutage allerdings nur noch selten, sodass diese hauptsächlich zur Brauchwassererwärmung genutzt werden.
Pufferspeicher und Schichtenspeicher werden indirekt beheizt und mit der Heizanlage gekoppelt. Zudem verfügen viele Anlagen vom Aufbau her über eine integrierte Nachheizeinrichtung.
Bauformen von Warmwasserspeichern
Zunächst einmal muss unterschieden werden, ob es sich um ein Gerät handelt, dass für die Brauchwasserbereitung, für die Bereitstellung von Heizwasser oder kombiniert für Heizung und Brauchwasser eingesetzt wird.
Bei kombinierten Geräten finden sich entweder Ein-Tank- oder Zwei-Tank-Lösungen. Wobei das Wort „Ein-Tank-Lösung“ nicht ganz zutreffend ist. Es handelt sich vielmehr um eine Tank-in Tank-Konstruktion, da Heizwasser und Brauchwasser immer separat gespeichert werden, da das Heizwasser kein Trinkwasser ist, sich in einem gesonderten Kreislauf befindet und besondere Eigenschaften zum Schutz der Heizungsanlage sowie zugegebene Zusätze aufweist.
Schichtenspeicher verfügen meist über einen schmalen und hohen Rumpf. Der Grund liegt darin, dass so mehr Volumen für unterschiedliche Wasserschichten bereit steht.
Direkt beheizte Boiler und indirekt beheizte Pufferspeicher sind hinsichtlich ihrer Bauform wesentlich flexibler zu gestalten. Es gibt sie als Flach- bzw. Liegespeicher oder als frei stehende bzw. am Boden montierte Bauform.
Damit können sie überall dort montiert werden, wo der notwendige Platz vorhanden ist. Durchlauferhitzer und Boiler werden allerdings zumeist an der Wand hängend montiert. Hierbei gibt es auch Untertischlösungen, zum Beispiel unterhalb der Spüle zum Einsatz.
Die richtige Tankgröße
Hinsichtlich der Tankgrößen gibt es für jeden Bedarf entweder kleinere oder größere Modelle. Die Tankgrößen richten sich danach, ob die Anlage zur kombiniert zur Erwärmung von Brauch- und Heizwasser oder separat eingesetzt werden.
Hinsicht der Brauchwasserbereitung herrscht die Faustregel, dass eine Person ca. 30 bis 50 Liter Wasser am Tag benötigt.
Für einen Vier-Personen-Haushalt sollte also mit einem Brauchwassertank von ca. 300 Litern kalkuliert werden, um auch noch etwas Reserve nach dem morgendlichen Duschen im Tank zu haben.
Wer gerne und viel badet, sollte einen etwas größeren Tank wählen, da der Wasserverbrauch entsprechend höher ist. Dient der Speicher gleichzeitig für die Bereitstellung von Heizwasser, kommen je nach Hausgröße bei einem Vier-Personen-Haushalt nochmal 300 bis 400 Liter oben drauf.
Wird der Speicher mit der Solaranlage verbunden, werden für einen Quadratmeter Kollektorfläche etwa 60 Liter Tankinhalt benötigt.
Wann ist der Einbau eines Schichtenspeichers sinnvoll?
Der Einbau eines Pufferspeichers oder eines modernen Schichtenspeichers ist in jedem Haus sinnvoll, wenn eine eigene Heizungsanlage vorhanden ist, da diese das Wasser in dem Speicher zuerst erwärmt.
Schichtspeicher sind besonders effektiv, wenn diese mit einer Photovoltaik oder Solartherme-Anlage gesteuert werden. Schichtspeicher zur Brauchwasserbereitung beginnen ab etwa 300 bis 400 Euro für einen 300 bis 400 Liter Tank, für einen 1.000 Liter Tank müssen etwa zwischen 700 bis 1000 Euro bezahlt werden.
Für einen Kombispeicher, also zur Speicherung von Heizwasser und Brauchwasser liegen die Preise bei etwa 1.200 bis 1.500 Euro für einen 800 Liter Tank (gesehen bei Viessmann), wobei etwa ein Drittel davon dem Brauchwasser mit einer Tank-in-Tank-Lösung vorbehalten ist.
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Hersteller von Schichtenspeichern
Es gibt eine Vielzahl deutscher und ausländischer Anbieter auf dem Markt, die Schichtenspeicher in jeder gewünschten Größe auch als kombinierte Speicher für Brauchwasser und Heizwasser anbieten.
Bekannte Hersteller sind zum Beispiel die Firmen Viessmann, Junckers, Vaillant oder Wolf-Heiztechnik.