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Wärmespeicher/Pufferspeicher

Pufferspeicher als Energieträger der Heizungsanlage

Ein Pufferspeicher in einem Heizungssystem ist im Grunde ein Wärmespeicher, der mit Wasser gefüllt ist. Der Zweck ist, dass Differenzen ausgeglichen werden, die zwischen der verbrauchten und der erzeugen Wärmeleistung, entstehen. Dadurch kann das Heizsystem für die Erzeugung der Wärme unabhängig vom Bedarf betrieben werden. Somit erzeugt dieses Heizsystem der Wärmespeicherung ein besseres Betriebsverhalten sowie einen weitaus höheren Wirkungsgrad. Der Boiler ist wohl die bekannteste Art eines Pufferspeichers, der die Erzeugung von Wärme direkt integriert hat. 

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Warmwasser mittels Boiler als Pufferspeicher

Als Pufferspeicher wird ein "Wärmespeicher" einer Heizungsanlage bezeichnet, welcher mit Wasser befüllt ist. Er dient dazu, Differenzen zwischen der erzeugten und der verbrauchten Menge an Wärme auszugleichen und Leistungsschwankungen zu mildern. Auf diese Art und Weise kann die Wärmeerzeugung weitestgehend unabhängig vom Verbrauch der Anlage betrieben werden, wodurch sich für viele verschiedene Wärme- und Energiequellen ein besseres Betriebsverhalten und einen besseren Wirkungsgrad erzielen lassen.

Nachteilig an Pufferspeichern ist der allmähliche Wärmeverlust, welcher sich durch die Differenz der Temperatur zwischen Speicherinhalt und Umgebung ergibt. Als grobe Richtlinie gilt für zentrale Heizungsanlagen circa 55 - 60 Liter Pufferspeichervolumen pro installiertem Kilowatt (kW) Heizleistung. Dies stellt ein sinnvolles Verhältnis zwischen Puffervorrat und niedrigen Wärmeverlust dar.

Zentrale Heizungsanlagen (speziell Festbrennstoff- bzw. Holzfeuerung)

 

Anwendung findet ein Pufferspeicher häufig in Zentralheizungsanlagen mit einer Festbrennstoffverfeuerung, welche ihren optimalen Wirkungsgrad unter Volllast bringen, sich schlecht unter weniger Heizlast regeln lassen und deutliche Effizienzeinbußen bei häufigeren An- und Ausschalten erbringen. Holzfeuerungen heizen zum einen den Heizkreis, als auch den Pufferspeicher auf. Der Puffer speichert die Energie während der Betriebsphase der Heizung und gibt diese anschließend bedarfsgerecht ab.

Die sich in der Übergangszeit bei geringem Wärmebedarf zwangsläufig einstellende Taktung der Heizkreispumpe (Ein- und Ausschaltzeit) würde ohne Nutzung eines Speichers dazu führen, dass die Feuerungsregelung des Ofens einen sauberen und effizienten Abbrand des Brennmaterials verhindert. Der Einsatz eines Speichers führt also dazu, dass der Festbrennstoff- / Holzkessel immer unter idealen Bedingungen und Betriebstemperaturen arbeitet. Überschüssige Wärme wird in den Puffer eingespeist und von dort je nach Bedarf über die Heizkreispumpe abgerufen. Für den eigentlichen Pufferspeicherbetrieb werden zwei Wasserkreisläufe benötigt. Hierbei spricht man von Zirkulationen. Der erste Kreislauf verbindet den Festbrennstoff- oder Holzkessel mit dem Wasserregister über eine Ladepumpe mit dem Speicher. Eine Temperatur-Differenzregelung steuert diese Pumpe. Diese Regelung vergleicht die Temperatur im Kessel und die des Pufferspeichers. Wenn diese Temperatur des Kessels nun um einen in der Regel einstellbaren Wert von 2 bis 20 °C höher ist, schaltet die Regelung die Ladepumpe ein und der Speicher erwärmt sich. Über den zweiten Kreislauf wird von der Heizkreispumpe, normalerweise gesteuert über ein Raumthermostat, die benötigte Wärmemenge in den Heizkörperkreislauf gepumpt. Eine weitere dritte Zirkulation ist nötig, wenn man zusätzlich einen separaten Warmwasserspeicher verbaut hat. Dieser wird dann ebenfalls über ein Regelthermostat und eine weitere Ladepumpe bei Bedarf mit warmen Wasser eingespeist.

Bei der elektrischen Regelung kommt dabei eine Vorrangschaltung zum Einsatz. Das bedeutet: das die elektr. Schaltung so konzipiert ist, dass für die Dauer des Ladevorgangs, also während des Betriebs der Ladepumpe für das Warmwasser die Heizkreispumpe abgeschaltet wird. Dadurch wird gewährleistet, dass stets warmes Wasser im Haushalt zur Verfügung steht.

Als Richtwerte für den durchschnittlichen Bedarf an Warmwasser können folgende Richtwerte angenommen werden:

Sparsamer Wasserverbrauch liegt vor, wenn zum Beispiel pro Tag und Person nur circa 25 Liter Wasser benötigt werden, was bei dem Duschen der Fall ist. Nimmt man pro Woche einmal ein Vollbad, können etwa 50 Liter pro Tag und Person angenommen werden. Ein nicht sparsamer Wasserverbrauch liegt dann bei 75-90 Liter pro Tag und Person.

 

Kreislauf/Zirkulation

Bild 1: Beispiel für einen Heizkreislauf (Zirkulation). Hygienespeicher mit Wärmetauscher für Solarkollektor und Brauchwasseranbindung. Wärme kommt von Holzkessel (od. Wärmepumpe) + Solarkollektor und wird im Puffer eingespeichert. Wird danach, je nach Bedarf, an Heizkörper und Dusche, Waschbecken etc. abgegeben.


Wann ist ein Pufferspeicher sinnvoll?

 

Die optimale Bauform eines Pufferspeichers ist schmal und hoch, dadurch kann das Wasser gut geschichtet werden, weil das warme Wasser sich dann oben, und das kalte Wasser unten befindet. Die Isolierung von eines Pufferspeichers ist sehr wichtig, um erhebliche Wärmeverluste zu vermeiden. Sinnvoll ist die Verwendung eines Pufferspeicher dann, wenn das Angebot und die Nachfrage vom Warmwasser zeitlich auseinanderliegen. Die Wärme wird gespeichert und kann so kontinuierlich aus dem Speicher entnommen werden. Auch in Kombination mit Solaranlagen sind Puffer sinnvoll und vor allem ökologisch. Mit Kollektoren wird tagsüber die Wärme der Sonnenstrahlen absorbiert, gespeichert wird die Wärme dann im Puffer und nach Bedarf wird die Wärme auch bei Nacht im Haushalt abgegeben. Diese Variante von Wärmespeicherung im Puffer kommt speziell bei Niedrigenergiehäusern häufig zum Einsatz.

In unserem Sortiment führen wir ein breites Spektrum an Pufferspeichern:

Mehr zur Dimensionierung des Pufferspeichervolumens können Sie unserem Blog entnehmen.