Schichtenspeicher: Wärmespeicher mit Schichtsystem 

Bei Schichtenspeichern handelt es sich, wie bei Pufferspeichern, um Warmwasserspeicher. Diese ermöglichen es, Wärme von einem oder mehreren Wärmeerzeugern zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt bei Bedarf abzurufen. Der Schichtladespeicher, welcher auch Thermosiphonspeicher genannt wird, ist eine Sonderform des Pufferspeichers. Er lagert Warmwasser in stabilen Temperaturschichten, wodurch es besonders schnell möglich ist, Warmwasser zur Verfügung zu stellen. Wie Schichtenspeicher funktionieren, welche Varianten dieser Anlagen es gibt und welche Vorteile mit diesem Speicher einhergehen, erfahren Sie hier. 

> Was unterscheidet den Schichtenspeicher vom Pufferspeicher? 
> Wie funktionierenSchichtenspeicher? 
> Wie ist ein Schichtenspeicher aufgebaut? 
> Für welche Einsatzgebiete eignen sich Schichtenspeicher? 
> Wie viel kostet ein Schichtenspeicher? 
> Vor- und Nachteile von Schichtenspeichern 

Was unterscheidet den Schichtenspeicher vom Pufferspeicher? 

Sowohl Schichtenspeicher als auch Pufferspeicher sind Warmwasserspeicher. Doch obwohl ein Schichtenspeicher ein Pufferspeicher ist, handelt es sich bei einem Pufferspeicher nicht um einen Schichtenspeicher. Denn: Wenn sich in Pufferspeichern Schichten bilden - aufgrund der sich verändernden Dichte von erwärmtem Wasser, werden diese durch den weitergeführten Zufluss von erwärmtem Wasser zerstört. Dadurch entsteht eine Durchschnittstemperatur. Damit das Wasser für die Heizung nutzbar ist, ist es daher notwendig, erneut durch konventionelle Energie wie beispielsweise Gas oder Öl zu heizen. 

Der Schichtenspeicher hingegen nutzt die natürliche Schichtung des Wassers in unterschiedliche Temperaturbereiche, damit deutlich weniger zusätzliche Heizvorgänge notwendig sind. Daraus resultieren Kosteneinsparungen, welche besonders innerhalb Heizsystemen mit solarthermischen Anlagen einen Unterschied von bis zu 15 % ausmachen. 

Wie funktionieren Schichtenspeicher? 

Schichtenspeicher führen das Warmwasser aus unterschiedlichen Wärmequellen abhängig von ihrer Temperatur zusammen. Dadurch bleiben die Temperaturschichten innerhalb des Speichers bestehen und vermischen sich nicht. Die Schichten bilden sich, da Wasser mit abnehmender Temperatur eine höhere Dichte aufweist. Dieses Phänomen lässt sich ebenfalls umgekehrt beobachten. Die dadurch entstehenden Schichten macht sich der Schichtladespeicher zunutze, indem sowohl das Ein- als auch das Ausspeisen immer in der entsprechenden Höhen- und Temperaturlage erfolgt. Der Schichtladespeicher speichert ebenso wie ein Pufferspeicher die erzeugte Wärme und macht diese für einen späteren Zeitpunkt nutzbar. Dadurch lässt sich die Effizienz der gesamten Heizanlage steigern. Dies gilt besonders bei Heizsystemen, welche verschiedene Wärmeerzeuger wie beispielsweise eine Gasheizung und eine Solaranlage nutzen. 

Wie ist ein Schichtenspeicher aufgebaut? 

Durch die Schichtung ergeben sich unterschiedliche Temperaturen im Schichtladespeicher: 

• Oberer Bereich: Im Heißwasserbereich weist das Wasser abhängig von der eingespeisten Wärme eine Temperatur zwischen 20 und 80 °C auf. 
• Mittlerer Bereich: Im mittleren Bereich ergibt sich eine Mischtemperatur, diese liegt in einem Temperaturbereich zwischen 10 und 20 °C. 
• Unterer Bereich: Im unteren kalten Bereich lagert Wasser mit einer Temperatur zwischen 0 und 10 °C. 

Damit die Schichten sich nicht vermischen, verfügen moderne Schichtspeicher über Ladelanzen. Diese ermöglichen es, die Wärme in der passenden Zone einzuspeisen. Dadurch ist es möglich, bei einem geringen Ertrag einen Großteil der Energie in den Speicher einzuspeisen.  

Bei der Platzierung des Warmwasserzulaufs ist es besonders wichtig, dass während der Beladung des Speichers keine Wirbel ausgelöst werden. Diese führen zu einer Vermischung der Temperaturschichten. Um die Durchmischung gering zu halten, sind im Inneren der Anlage horizontale Prallbleche angebracht. Diese unterstützen die Temperaturschichten, die Temperatur des Wassers aufrechtzuerhalten, wenn neues hinzugeführt wird. Auch die Anordnung sämtlicher Zu- und Abläufe orientiert sich an der Temperaturschichtung innerhalb des Schichtenspeichers. Darüber hinaus erfolgt eine Regulierung der Zu- und Ablaufgeschwindigkeit durch Ventile. 

Für die Entnahme von Warmwasser aus dem Schichtenspeicher verfügen die Anlagen über mehrere Stutzen in den unterschiedlichen Temperaturbereichen. Mehrwege-Mischventile ermöglichen die Bereitstellung der angeforderten Temperatur. Während der Entladungsvorgänge verändert sich die Temperatur des gesamten Speichers. Die kalte Zone verschiebt sich weiter nach oben, bis die Temperatur einen festgelegten Wert unterschreitet. Gemessen wird diese Temperatur durch einen Temperaturfühler im oberen Bereich des Schichtladespeichers. Wenn der gewünschte Wert unterschritten wird, wird der Speicher erneut beladen. 

Für welche Einsatzgebiete eignen sich Schichtenspeicher? 

Heizungsanlagen, welche mit einem Schichtladespeicher kombiniert sind, weisen einen hohen Wirkungsgrad auf. Insbesondere dann, wenn die Temperatur im oberen Bereich des Speichers nah an der Temperatur liegt, welches Heizwasser oder Warmwasser für den Gebrauch im Haus benötigen. Dadurch reduziert sich die Notwendigkeit, ständig nachzuheizen. Durch moderne und energieeffiziente Schichtenspeicher lassen sich durch diese Arbeitsweise Heizkosten einsparen. Gerade in Zeiten wie diesen, wo die Heizkosten explodieren und stetig steigen, ist jede Einsparung wünschenswert. 

Insbesondere bei Heizsystemen, welche schlecht regulierbar sind, ist ein Schichtenspeicher besonders sinnvoll. So beispielsweise bei Solaranlagen, Wärmepumpen, Blockheizkraftwerken oder Holzheizungen. Die überschüssige Heizenergie wird von dem Speicher aufgenommen und gelagert, bis ein Bedarf besteht. Dadurch ist es möglich, Energieverluste zu minimieren und die Effizienz der Heizanlage deutlich zu steigern. 

Wie viel kostet ein Schichtenspeicher? 

Die Funktionsweise und die Ausstattung von Schichtenspeichern sind komplexer als die von gewöhnlichen Pufferspeichern. Diese Unterschiede sind in den Kosten bemerkbar. Die Preise der Schichtenspeicher variieren bedingt durch das Volumen und die Anzahl der verbauten Wärmetauscher. Abhängig von dem gewählten Modell entstehen inklusive der Montage Kosten zwischen 1.000 und 3.000 €. Doch diese Kosten rechnen sich durch die deutliche Steigerung der Effizienz des Heizsystems vergleichsweise schnell. 

Vor- und Nachteile von Schichtenspeichern 

Folgende Vor- und Nachteile bieten Schichtspeicher: 

Schichtenspeicher: Fazit 

Schichtenspeicher nutzen die Dichteveränderungen von Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen, um schnell und effizient Warmwasser bereitzustellen. Die Speicher ermöglichen darüber hinaus deutlich geringere Heizkosten und eine verlängerte Lebenszeit des Wärmeerzeugers. Aufgrund der Speicherung überschüssig erzeugter Energie ist es deutlich seltener notwendig nachzuheizen.  Außerdem ermöglichen Schichtenspeicher in Verbindung mit regenerativen Energiequellen eine besonders effiziente Funktion, da dadurch die Nutzung der erzeugten Wärme zu einem späteren Zeitpunkt möglich ist. Abhängig davon, welche Heizsysteme genutzt werden, ist ein Schichtenspeicher daher eine sinnvolle und effizienzsteigernde Maßnahme in vielen Heizsystemen.

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