Pufferspeicher

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
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Pufferspeicher sind größere Wasserbehälter, die Heizungswasser erwärmt bis zur Entnahme zwischenspeichern. Sie werden eingesetzt, um die Volumenströme zwischen einem oder mehreren Wärmeerzeugern (Heizkessel, Kaminofen, Wärmepumpe, Solaranlage und Blockheizkraftwerk) und den Heizkreisen (Heizkörper- und Fußbodenkreise, Trinkwassererwärmung) hydraulisch zu entkoppeln. Sie werden auch in Kühlwassersystemen eingesetzt. Prinzipiell ist es eine hydraulische Weiche.
Pufferspeicher werden eingebaut,
  •  um die Heizungs- oder Kühlanlage hydraulich zu entkoppeln
  •  um lange Brennerlauf- und kurze Stillstandzeiten zu erhalten, die An- und Abschaltemissionen (unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Ruß, Kohlenmonoxid) vermindern
  •  um den zeitlichen Verlauf der Zapfvorgänge bei der Trinkwassererwärmung von der Wärmeabgabe der Feuerung entkoppeln
  •  um einen effizienten Betrieb einer Stückholzfeuerung (Holzvergaser, Kaminofen mit Wassertache) zu erhalten
  •  um den Volumenstrom einer  Wärmepumpe konstant zu halten, wenn z.B. der Volumenstrom im Heizkreis über Thermostat-Ventile reduziert wird
  •  um die Sperrzeiten von Energieversorgungsunternehmen (EVU) zu überbrücken
Pufferspeicher können direkt oder indirekt über Rohrschlangen im Speicher beheizt werden. Bei der indirekten Beheizung ist der Wärmeerzeuger hydraulisch vom Heizungswasser getrennt. Solaranlagen müssen grundsätzlich dann vom Heizungswasser getrennt werden, wenn diese mit Solarflüssigkeit betrieben werden.
Die Speicher werden aus Stahlblech (S235JR+AR [früher S235JRG2 und davor St 37-2]), emailiertem oder kunststoffbeschichtetem  Stahlblech, Edelstahl und Kunststoff ((Polypropylen, GfK) hergestellt. Speicher aus Kunststoff sind nicht druck- und temperaturbeständig und werden deshalb in druckloser Ausführung hergestellt. Außerden muss die Temperatur auf 85 °C begrenzt werden.
Heizungsanlagen mit Fußbodenheizungen aus Kunststoffrohr und Pufferspeichern aus Stahl sollten nur mit behandeltem Wasser gefüllt und betrieben werden, da bei der vergrößerten Wassermenge eine erhöhte Korrosionsgefahr besteht.
Auf Grund der geringen Strömungsgeschwindigkeit im Speicher wirkt er als Entschlammungsbehälter. Besonders in Altanlagen sollten größere Speicher eine Reinigungsöffnung und kleinere Speicher eine Entschlämmungsvorrichtung unten am Speicher haben, damit regelmäßig entschlammt werden kann.
Pufferspeicher gibt es entsprechend den Anwendungsfällen in den verschiedensten Ausführungen. Die meisten Systemanbieter beziehen ihre Speicher bei Behälterherstellern.
Pufferspeicher
Quelle: Huch GmbH Behälterbau
Ein einfacher Pufferspeicher ist aus Stahlblech hergestellt und hat für eine spätere Erweiterung durch einen Rippenrohrwärmetauscher bzw. zur Reinigung einen Blindflansch. Sinnvoll ist auch ein Anschlussgewinde für einen Heizstab (Elektroeinbauheizung), z. B. bei der Einspeisung durch eine Wärmepumpe. Außerdem sollten in verschiedenen Höhen Anschlüsse vorhanden sein, damit die Einspeisung und Entnahme variabel gestaltet werden kann. Auch Prallbleche (Leitbleche) an den Anschlüssen sollten vorhanden sein, damit eine ordentliche Schichtung möglich ist bzw. die Schichtung nicht zerstört werden kann.
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Rippenrohrwärmetauscher
Elektroeinbauheizungen
Magnesiumschutzanode
Quelle: Huch GmbH Behälterbau
In älteren Heizungsanlagen werden oftmals emallierte Pufferspeicher eingebaut, die mit einer Magnesiumschutzanode oder einer wartungsfreien Fremdstromanode ausgestattet werden, die den Speicher vor elektrochemischer Korrosion, da diese Anlagen in vielen Fällen auf Grund der eingauten Materialien nicht mehr gespült und fachgerecht behandelt werden können.
Fremdstromanode
Quelle: Correx
Die wärmeführenden Rohrleitungen sollten vom Speicher immer zuerst nach unten geführt werden. Dadurch wird verhindert, dass warmes Wasser vom Speicher durch Eigenzirkulation in die Rohrleitungen aufsteigen kann.
Warmes Wasser wird aus dem Speicher abgezogen und fließt in der Rohrmitte nach oben. Über solche Leitungen können beträchtliche Energiemengen verloren gehen. Abhilfe kann ein so genannter Thermosiphon schaffen. Wird die Leitung zuerst nach unten verlegt, so sammelt sich das kalte Wasser am Grund des Siphons und kann nicht weiter in den Speicher fließen. Die Tiefe des Siphons sollte mindestens 3 bis 12 x den Rohrdurchmesser haben.
Schwerkraftbremsen, die in den Anschlüssen integriert sind, funktionieren nicht immer.
 
Besonders bei dem Einbau von Pufferspeichern sollte das Membrandruckausdehnungsgefäß (MAG) besonders genau berechnet werden. Auch sollte man berücksichtigen, dass jeder Wärmeerzeuger auch bei der direkten Beschickung ein eigenes kleines MAG benötigt, weil das Hauptgefäß am Puffer von den Wärmeerzeugern abgesperrt werden kann. Verbindungsleitungen sind eigentlich nicht mehr üblich, um Fehlzirkulationen auszuschließen.
Bei indirekt beheizten Pufferspeichern wird auch ein Sicherheitsventil und ein Manometer benötigt.
Einbindung verschiedener Wärmequellen an einen Pufferspeicher
Quelle: ZACK Gesellschaft für innovative Heizungssysteme mbH

Wärmepumpen-Puffer

Hydraulische Einbindungen der Wärmepumpe


Wärmepumpen benötigen einen möglichst konstanten Durchfluss und LWWP einen Energiespeicher zum Abtauen, der bei der Auslegung festgelegt wird. Deswegen bestehen viele Wärmepumpenhersteller auf den Einbau eines Pufferspeichers. Und die meisten Installationsfirmen halten sich daran. Aber sind die Pufferspeicher für einen effizienten Betrieb wirklich immer notwendig?

Da viele Heizungs- und Kühlsysteme an den Heizflächen (Heizkörper, Ventilatorkonvektoren, Deckenpanele, Flächenheizungen [FBH, WH, DH]) mit Einzelraumregelungen (ERR) ausgestattet sind, ist es logisch, dass sich die Volumenströme ständig ändern können. Dadurch hat auch die Wärmepumpe einen ständig wechselnden Durchflusss.
Aber ein Thermischer Abgleich ermöglicht, dass Fußboden- und Wandheizungen keine Einzelraumregelungen benötigen, weil der konstante Durchfluss und die Energie, die im Estrich gespeichert ist, für eine evtl. notwendige Abtauung ausreicht.
Leider wollen das die Hersteller und Heizungsbauer nicht empfehlen, weil eine ERR gesetzlich vorgeschrieben ist. Nur mit einem Antrag können sich die Bauherren von der Einbaupflicht befreien lassen, was immer wieder zu Problemen führt. Aber im Gebäudeenergiegesetz (GEG § 102 "Befreiungen") ist das vorgesehen. Entweder verstehen die Bauämter nicht, dass eine Einzeraumregelung nicht notwendig ist und bestehen auf die Einbaupflicht. Sicherlich haben die auch noch nichts vom Selbstregeleffekt gehört oder gelesen.

Trennpuffer
Der Trennpuffer übernimmt die Aufgabe einer hydraulische Weiche, der es der Wärmepumpe ermöglicht, ihr Wasser am Verbraucherkreis vorbei zu führen. Inwieweit hierbei eine Durchmischung stattfindet, hängt stark vom inneren Aufbau des Pufferspeichers ab. Sofern die Anschlüsse für Wärmepumpenvorlauf (rot) und Verbrauchervorlauf (orange) direkt nebeneinander liegen, gelangt (bei gleicher Pumpenleistung von Primär- und Sekundärpumpe) nur wenig (kühleres) Wasser aus dem Pufferspeicher in den Verbrauchervorlauf. Sofern die Anschlüsse aber auf jeweils entgegengesetzten Seiten des Puffers liegen und sogar (wie im Beispiel) die Anschlüsse gegenläufig sind (d.h. Rücklauf und Vorlauf fließen in entgegengesetzte Richtungen), so ist eine Durchmischung ebenfalls unvermeidlich. Dieser Aufbau ist die häufigste Variante; sofern der Pufferspeicher vom Hersteller durch einen entsprechenden inneren Aufbau (z.B. Trenngitter zwischen Vor- und Rücklauf) und optimale Position der Anschlüsse für diesen Zweck gebaut wurde, sind die Verluste meist tolerierbar.

Reihenpuffer
Die energetisch günstigste Lösung ist die Einbindung als Reihenpuffer (manchmal auch Gleitpuffer oder 3-Punkt-Anbindung genannt). Hierbei wird der Pufferspeicher nur in den Rücklauf eingebunden, der Vorlauf kann ungehindert in den Verbraucherkreis strömen. Sofern der Durchfluss im Verbraucherkreis reduziert ist, öffnet graduell ein Differenzdruckventil, welches den Wärmepumpenkreis kurzschließt und es somit ermöglicht, dass die Pumpe das warme Wasser in den Pufferspeicher drücken kann. Für diesen Aufbau wird nur eine Pumpe benötigt, sie spart also Stromkosten. Aber natürlich muss die eingebaute Primärpumpe stark genug für den Verbraucherkreis sein. Dieser Aufbau ist insbesondere für Häuser mit reinen Fußbodenheizungen zu empfehlen. Auch ist diese Art der Einbindung die einzige, bei der der innere Aufbau des Pufferspeichers irrelevant ist, weil das Wasser im Speicher auf jeder Höhe die gleiche Temperatur hat.

Parallelpuffer
Ist der Pufferspeicher allerdings nur ein "großer Topf" (was z.B. oft der Fall ist, wenn ein vorhandener Solarthermie-Pufferspeicher verwendet werden soll), so können die Verluste minimiert werden, indem er als Parallelpuffer eingebunden wird. Hierbei werden außerhalb des Puffers T-Stücke verbaut, welche das Wasser aus dem Vorlauf und Rücklauf jeweils in den Pufferspeicher abzweigen. Auch hier schließt der Pufferspeicher den Wärmepumpenkreis kurz, allerdings muss das Wasser nur dann durch den Pufferspeicher, wenn die Leistung der beiden Pumpen tatsächlich unterschiedlich ist. Wasser aus dem Pufferspeicher gelangt nur dann in den Verbraucherkreis, wenn die Wärmepumpe abgeschaltet ist.

Hydraulische Weiche
Die energetisch schlechteste Lösung ist, einen sehr kleinen (15 Liter) Speicher oder direkt eine sogenannte hydraulische Weiche zur Trennung von Wärmepumpenkreis und Verbraucherkreis zu realisieren. Diese ermöglicht es der Wärmepumpe bei reduzierten Verbrauchern, ihr Wasser direkt zurück in den größeren Pufferspeicher zu drücken (hier violett). Durch das geringe Volumen ist dabei allerdings eine Durchmischung des Wärmepumpenvorlaufs (rot) mit dem Verbraucher-Rücklauf (blau) nahezu unvermeidlich. Dadurch senkt sich die Temperatur des Verbraucher-Vorlaufs (orange) ab, d.h. die Wärmepumpe muss mehr Wärme erzeugen als die Verbraucher benötigen. Es ist eine sehr sorgfältige Anpassung der beiden Pumpenleistungen notwendig, um diesen Effekt zu reduzieren. Da eine solche Weiche ja aber eingebaut wird um unterschiedliche Pumpenleistungen zu kompensieren, wird diese Angleichung in der Praxis kaum gemacht.
Quelle: Thomas Rinneberg, Europaeische Energiewende Community e. V.

Pufferspeicher für Wärmepumpen: Vor- und Nachteile
Thomas Rinneberg, Europaeische Energiewende Community e. V.
Wärmepmpen - Leitfaden Hydraulik
Martin Sabel, Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.
Optimierung einer Wärmepumpe mit Pufferspeicher in Heizkörperanlagen
Greenhouse Media GmbH

Latentwärmespeicher
Die Grundlage für Latentwärmespeicher sind Phasenwechselmaterialien ([phase change material] PCM - Latentwärmematerial), die zur Wärme- und Kältespeicherung und zur Begrenzung von Temperaturspitzen (Überhitzungsschutz) eingesetzt werden. Durch die Nutzung des Phasenwechsels (fest-flüssig oder flüssig-fest) verfügt das Material über ein hohes Speichervolumen, da die Wärmekapazität um ein vielfaches höher ist als herkömmliche Materialien bzw. Medien. > hier ausführlicher
Speicherkapazität erhöhen mit innovativen heatStixx
Oft hat ein Energiespeicher (Wärme- und/oder Kältespeicher) eine zu geringe Kapazität oder er kann aus Platzgründen nicht in der gewünschten oder notwendigen Größe installiert werden.

 

Quelle: kraftBoxx GmbH / Klara Energy Systems GmbH

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Speicherkapazität erhöhen mit innovativen heatStixx - kraftBoxx GmbH / Klara Energy Systems GmbH
Latentspeicher: Überblick Forschung und Entwicklung - HS Luzern –Technik & Architektur
Kombispeicher
Ein Speicher sollte nur für einen Zweck, entweder Trinkwasserspeicher oder Heizungspufferspeicher, verwendet werden. Auch bei dem Einsatz eines Pufferspeichers kann es sinnvoll sein, einen separaten Trinkwasserspeicher einzusetzen.
Quelle: Bosch Thermotechnik GmbH
Tank-in-Tank-Speicher
Quelle: ORANIER Heiz- und Kochtechnik GmbH
Es kann aber aus Platzmangel notwendig werden, beide Verwendungszwecke in einem Bauteil zu ermöglichen. Diese "KombiSpeicher" können aber immer nur eine Kompromisslösung sein.
Eine Trinkwassererwärmung, z. B. über einen Pufferspeicher mit der Anbindung einer thermischen Solaranlage und eine Heizkessels, setzt immer eine hohe Speichertemperatur voraus. Auch muss die Wärme im Speicher besonders gut geschichtet werden, damit an der höchsten Stelle auch wirklich die höchste Temperatur genutzt werden kann.
Frischwasserstation:
In solchen Speichern wird dann das Trinkwasser in einem Rohrwärmetauscher (Frischwasserstation) oder einem kleinen Behälter bei dem Wasserzapfvorgang erwärmt.
Bei diesem System strömt das kalte Wasser durch ein Wellrohr (Edelstahl) oder ein Rippenrohr (Kupfer) im oberen Bereich des Puffers. Durch die entstehenden Turbulenzen ist ein guter Wärmeübergang möglich und eine Kalkablagerung wird weitgehend verhindert. Derartige Anlagen kommen ohne zusätzliche Ladepumpe aus. Eine Regelung der Warmwassertemperatur in die Rohrleitungen wird durch ein 3-Wege-Ventil durchgeführt.
Tank-in-Tank-Speicher:
Im oberen Drittel eines Pufferspeichers befindet sich ein kleiner Warmwasserspeicher, der durch die Wärme des Pufferspeichers ständig erwärmt wird. Bei diesem System kann mehr Warmwasser gezapft werden als im Innentank ist. Interessanterweise kann das Pufferwasser dabei bis unter den Wert TWW abkühlen, da der Wärmetausch zwischen Warmwasserspeicher und Pufferspeicher zeitlich verzögert geschieht.
Beide Systeme sind legionellenfeindlich, weil das gespeicherte erwärmte Wasser bei jedem Zapfvorgang ausgetauscht wird.
 
 
Pufferkessel
Niedertemperaturkessel werden immer mehr von Brennwertkessel abgelöst. Aber der Einsatz von Niedertemperaturkessel kann auch noch sinnvoll sein, weil diese normalelerweise an den vorhandenen Schonstein angeschlossen werden können.
Pufferkessel
Quelle: CARL CAPITO Heiztechnik GmbH
Schichtungspufferkessel
1 -Halsstutzen für Trinkwarmwasser-Wärmetauscher
2 - Brennkammer mit Brennkammereinsatz
3 - Solar-Halsstutzen
4 - Solar-Schichtungssytem
5 - Öl- oder Gasbrenner
Quelle: CARL CAPITO Heiztechnik GmbH

Der Pufferspeicher mit eingebauter Brennkammer kann verschiedene Wärmequellen nutzen. Bei dem Betrieb eines Öl- oder Gasbrenners wirkt der Puffer wie ein Lastausgleichsbehälter, wodurch ein Takten aufgrund der höheren Leistung des Brenners (ab 20 kW) reduziert wird (geringerer Schadstoffausstoß durch längere Brennerlaufzeiten). Die Kesselleistung wird benötigt, um eine ausreichende Trinkwassererwärmung über den im oberen Teil des Puffers eingebauten Wärmetauscher (Durchlauferwärmer bzw. Frischwasserstation) zu gewährleisten. Diese Art der Trinkwassererwärmung minimiert die Legionellenproblematik.
Neben der Funktion des Brennwertnutzens ist auch ein Pufferspeicher in der kompakten 3in1-Systemeinheit integriert, der durch die bewährte CAPITO Technologie mit einem patentierten Schichtungsverfahren für eine effektive Energieauslastung sorgt.
Im unteren Teil des Puffers kann eine Solaranlage, Wärmepumpe, ein BHKW (Blockheizkraftwerk), Biomasse-Kessel, oder Photovoltaik-Anlagen an einen Wärmetauscher angeschlossen werden.

Pufferkessel - CARL CAPITO Heiztechnik GmbH
 
Speicherladungsarten
Für jeden Anwendungsfall bzw. Wärmequelle gibt es die passenden Pufferspeicher und Trinkwassererwärmer (TW-Speicher). Da die Speicherarten so vielfältig sind, ist die Auswahl der richtigen Art der Speicherladung, um die eingespeicherte Wärme möglichst effizient nutzen zu können, besonders wichtig. Man unterscheidet zwischen
Kaskadenschaltung - Reihenschaltung
Eine Kaskade ist die Anordnung gleicher Teile in Reihe (Reihenschaltung - Kaskadenschaltung). Das können Wärmeerzeuger (Heizkessel, Heizthermen, Wärmepumpen), Trinkwasser- bzw. Pufferspeicher, Solarkollektoren oder Heizleisten sein. Letztendlich ist eine Einrohr-Heizung auch eine Kaskade.
Kaskadenspeicher
Quelle: Exergy Systems Engineering
In vielen Gebäuden sind die örtlichen Gegebenheiten derart beengt, dass große Speicher nicht möglich sind.
Hier ist der Einsatz von Speicherkaskaden (Speicherbatterien) angebracht. Diese bestehen aus mehreren kleineren Speichereinheiten, die eng nebeneinander aufgestellt werden. Die Verbindung wird mit Gummikmpensatoren hergestellt, die nicht nur die Wärmeausdehnung der Anschlüsse aufnehmen, sondern auch Maßungenauigkeiten ausgleichen. Bei den in Reihe geschalteten Speichern sind die Temperaturen in jedem Speicher unterschiedlich. Die Kaskadenschaltung wird von einigen Herstellern auch bei unterschiedlichen Pufferspeichern (verschiedene Inhalte oder  verschiedene Konstruktionen) empfohlen.
Bei der in der Abbildung dargestellten Kaskadenart sind keine weiteren wärmeabgebende Anschlüsse notwendig.
Kaskadenspeicher - Exergy Systems Engineering
 
 
Parallelschaltung
Die Parallelschaltung wird auch Neben- oder Nebeneinanderschaltung genannt. Der Begriff kommt aus der Elektrotechnik, bei der jedes Element der Schaltung an die gleiche Spannung angeschlossen ist.
Seriall parallele Anschlussart (nicht abgeglichen)
Quelle: Exergy Systems Engineering
Parallel angeschlossene Speicher
Bei der Speicherung von Wärme sind mehrere Speicher nebeneinander angeordnet und werden gleichzeitig oder nacheinander geladen. Auf gleicher Weise wird auch die Wärme entnommen. Aber auch Wärmeerzeuger (Heizkessel, Heizthermen, Wärmepumpen, Solarkollektoren) werden parallel geschaltet.
Parallel geschaltete Trinkwasser- oder Pufferspeicher führen zu einer Erhöhung der Speicherkapazität bzw. Schüttleistung. Der Anschluss mehrerer Speicher mit dem Tichelmannsystems sorgt hier besonders gut zu einer gleichmäßigen Aufladung. "Normal" angeschlossene Speicher und Speicher unterschiedlicher Größe müssen hydraulisch abgeglichen werden, damit eine gleichmäßige Belandung gewährleistet ist.
Auch Wärmeerzeuger (Heizkessel, Wärmepumpen, Solarkollektoren) werden zur Erhöhung der Leistung in einer Parallelschaltung betrieben. Letztendlich sind die Heizkörper in einem Zweirohrsystem parallel geschaltet, wodurch jeder angeschlossene Heizkörper mit der gleichen Vorlauftemperatur versorgt wird.
 
 
Schichtenspeicherung
Im Gegensatz zur Kaskadenschaltung kann eine Speicherung auch über spezielle Ventile in großvolumigen Speichern erfolgen. Dabei wird über eine Regelung der Speicher schichtweise geladen. Mit den gleichen Ventilen kann auch die Wärme schichtweise entnommen werden.

Aber auch ohne Spezialventile ist eine Wärmeschichtung in Speichern möglich. Wenn ein Speicher hoch genug ist und einen größeren Durchmesser hat, dann wird sich bei einer "sanften" Ladung (geringe Fließgeschwindigkeit bei der Ladung) das warme Wasser schichtweise einlagern. Dazu muss der Volumenstrom richtig eingestellt bzw. bei mehreren Speicher hydraulisch abgeglichen werden. Eine andere Art der Schichtenspeicherung wird durch einen Thermosiphonspeicher erreicht. Aber auch durch den Einsatz von mehreren Wärmetauschern (bi- oder multivalente Speicher) in verschiedenen Höhen im Speicher und mit verschieden hohen Temperaturen kann eine Schichtung aufgebaut werden.
In allen Fällen darf bei der Entnahme die Schichtung nicht durch zu hohe Fließgeschwindigkeiten zerstört werden.
Mischer mit 4 oder 5 Anschlüssen
Quelle: ESBE GmbH
Der multivalente Mischer hat 5 Anschlüsse. Er kann handbetätigt oder automatisch mit Stellmotor und Regelung betrieben werden.
Einsatzmöglichkeiten
1. Der Mischer hat 4 Auslässe, die die Wärme im Mischbetrieb aus den verschiedenen Zonen eines Pufferspeichers oder von anderen Wärmequllen beziehen.
2. Als Zonenmischer mit einem Stellmotor und einer Regelung können sie die Zonen eines Pufferspeichers beladen oder entladen.
 

 

 
Mischer mit 4 oder 5 Anschlüssen
Quelle: ESBE GmbH
Bivalenter Mischer
Quelle: ESBE GmbH
Eine spezielle Ausführung eines 4-Wege-Mischers ist der bivalente Mischer. Dieser Mischer mit rotierendem Einsatz wurde für bivalente Heizungsanlagen (Hybrid-Heizung) konstruiert. Mit einem Stellmotor und einem Regelgerät kann die Wärme von 2 verschiedenen Wärmequellen verteilt bzw. gemischt werden.
Einsatzmöglichkeiten
1. Der BIV-Mischer hat zwei Zuläufe, an die zwei verschiedene Wärmequellen angeschlossen werden. Hier wird zwischen einer Primär- und Sekundärwärmeqelle unterschieden wird. Zuerst öffnet der Primäranschluss. Wenn die Wärmezufuhr nicht ausreicht wird der Sekundäranschluss und über einen Mischbetrieb wird die Warme weitergegeben. Bei voller Leistungsanforderung ist nur noch der Sekundäranschluss geöffnet. Man könnte auch sagen, dass dieser Mischer die Funktion von zwei 3-Wege-Mischern übernimmt.
2. Bei dem Einsatz an einem Pufferspeicher wird der Mischer an dem oberen und mittleren Anschluss des Speichers angeschlossen. So kann entweder die höhere Temperatur, die kühlere Temperatur aus der Mitte oder eine Mischtemperatur in die Heizungsanlage gegeben werden. Dies hat den Vorteil, dass die höhere Temperatur im Speicher zwischenzeitlich zur Trinkwassererwärmung genutzt werden kann. Der Heizungsrücklauf wird unten am Speicher angeschlossen.
3. Eine dritte Einbaumöglichkeit ist das Beladen eines Pufferspeichers.

 
Die Ladung eines Warmwasserspeichers (Trinkwassererwärmung) kann herkömmlich über einen in dem Speicher eingebauten Wärmetauscher (Rohrbündel) oder durch einen externen Plattenwärmetauscher (PWT) erfolgen.
Schichtladespeicher verkürzen die Aufheizzeit des Warmwassers
Quelle: Vaillant Deutschland GmbH & Co. KG
Ein Schichtenspeicher, der über einen externen Plattenwärmetauscher geladen wird , stellt schon nach kurzer Aufheizzeit eine Nutztemperatur zur Verfügung.

Bei diesem System entnimmt eine Umwälzpumpe das Wasser aus dem unteren, kälteren Speicherbereich und speist das über den PWT aufgeheizte Wasser oben in den Speicher (Obenladung) und schichtet entsprechend der Ladezeit das warme Wasser ein.

Dadurch steht schon nach kurzer Zeit warmes Wasser in brauchbarer Temperatur zur Entnahme zur Verfügung. Die Art der Ladung ist besonders bei kleineren Heizleistungen, so z. B. bei modellierende Brennwertthermen mit geringer Maximal-Leistung, Wärmepumpen oder thermischen Solaranlagen, von Vorteil.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass gegenüber der Rohrschlangenwärmeübertragung die Speichergröße kleiner gewählt werden kann. Dadurch werden auch die Bereitschaftsverluste und Legionellenproblematik reduziert.
Drucklose Pufferspeicher
Druckloser Pufferspeicher
Bei dem drucklosen Pufferspeicher befindet sich der Wasserdruck nicht im eigentlichen Speicher, sondern sich nur in den Rohrleitungen. Dieser Speicher lässt sich einfacher in bestehende Gebäude wegen der oft engen Türen und Treppenabgänge einbauen.
Hierfür wird ein im Keller geschweißter Tank verwendet. Dieser Wärmespeicher für Heizung und Warmwasser ist ein sehr einfach zu erstellender Kunststofftank mit 4.000 bis 6.000 Litern Inhalt (z. B. 1,5m x 1,5m und 2m hoch fassen gut 4.000 Liter). So wird ein kompaktes und größeres Volumen hergestellt.

Mit Wärmeleitkörper und Doppeltrichter schichtet dieser Speicher warmes Wasser oben ein und führt kaltes nach unten. Als weiteren wesentlichen Vorteil wird mit dieser Technik die Bildung bzw. Vermehrung von Bakterien (Legionellen) im warmen Wasser verhindert.
Druckloser Solarspeicher
Quelle: Bunk Bau & Solar
Die drucklosen Solarspeicher werden aus einem temperaturbeständigen Kunststoff (PP-Polypropylen) in allen Größen in runder und rechteckiger Form im Raum vor Ort hergestellt. Die Speicher bestehen aus Wandstärken von 10 - 20 mm und werden mit 10 - 50 cm gedämmt, was eine langfristige Wärmespeicherung gewährleistet.
Der Erd-Pufferspeicher in der drucklosen Variante besteht aus einem Stahlbetonbehälter und einem Innenbehälter aus Edelstahl. Im drucklosen Betrieb wird der Speicher zur Be- und Entladung mit einem Zweikreis- oder Dreikreis-Wärmetauscher ausgestattet, die dient und die Systemtrennung zwischen Heizungsanlage und drucklosem Pufferspeicher gewährleistet.
Erd-Pufferspeicher
Quelle: Mall GmbH
SUN SAVE Standardspeicher - ein multifunktionaler druckloser Pufferspeicher
Kellergeschweißte (standortgefertigte) Pufferspeicher
Quelle: Sirch M. GmbH & Co.KG
GfK-Pufferspeicher mit Wärmetauscher
Quelle: Haase GFK-Technik GmbH
Besonders bei der Sanierung von Altbauten gibt es immer wieder Probleme einen größeren Pufferpeicher durch die engen Türöffnungen einzubringen. Hier ist es sinnvoll, die Speicher an Ort und Stelle aufbauen zu lassen. Diese kellergeschweißten bzw. standortgefertigten Speicher können aus Stahl oder glasfaserverstärktem Kunststoff  (GfK) hergestellt werden.
Die Stahlspeicher unterscheiden sich nicht von den Speichern in den Standardausführungen. Hier sind nur die Maße nach dem Raum festgelegt.
Sonderspeicher - Sirch M. GmbH & Co.KG
Die GfK-Wärmespeicher können mit Durchmessern von 1,30 m bis 4,40 m und Höhen von 1,35 m bis 10,10 m angefertigt und den vorhandenen Raummaßen angepasst werden. Sie sind als einfacher Pufferspeicher (z. B. Festbrennstoffkessel, Wärmepumpe) oder mit Schichtenladeeinheit (z. B. thermische Solaranlage) oder Edelstahlwellrohr (z. B. als Frischwasserstation) zur Erwärmung des Trinkwassers einsetzbar. Das Material bis zu einer Maximaltemperatur von 95 °C belastbar.
Auslegung von Pufferspeichern
Nur zur Orientierung kann die Pufferspeichergröße mit mindestens 50 l/kW Kesselleistung angenommen werden.Wobei die BAFA-Förderung erst ab 55 l/kW gewährt wird. In der Praxis geht man von 100 l/kW und mehr aus. Die Puffergröße sollte aber immer richtig berechnet werden.
Auslegung Pufferspeicher nach Brennstoffaufnahme (Faustformel)

Wenn ein Heizsystem vorhanden ist, bei dem keine Wärme während des Abbrandes entnommen wird, also der Kessel (Holzscheitvergaser, wasserführender Kaminofen) die durch den Abbrand entstehende Wärmemenge voll an den Pufferspeicher abgibt, dann müssen zwei Faktoren bekannt sein. Diese sind die Kessel-Nennleistung (kW) und die Nenn-Abbranddauer (Stunden).

Faustformel > VPuffer = 13,5 * QKessel * TAbbrand
  •  13,5 = Faktor verschieder Einheiten-Umrechnungen und Näherungswerte für Dichte und spezifische Wärme
  •  QKessel = Kesselnennleistung - kW
  •  TAbbrand = Nenn-Abbrandperiode - h
Die Berechnung des Mindestinhalt eines Pufferspeichers kann nach der DIN EN 303-5 mit folgender Formel ermittelt werden.

VPuffer,min = 15 * QKessel * TB * (1 - 0,3 * QH / QKessel,min )
  •  TB Nenn-Abbrandperiode - h
  •  QH Heizlast des Gebäudes - kW
  •  QKessel,min niedrigste einstellbare Kesselleistung - kW

Planungshilfe Pufferspeicher
Dimensionierung von Pufferspeichern für Scheitholzvergaserkessel
Verordnung über die verbrauchsabhängige Abrechnung der Heiz- und Warmwasserkosten (Verordnung über Heizkostenabrechnung -HeizkostenV) > PDF
Einsatz von Mischventilen
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