Dimensionierung des Pufferspeichers

Pufferspeicher ermöglichen es, die Wärme zu speichern, die von verschiedenen Heizsystemen erzeugt wird und zu einem späteren Zeitpunkt abzurufen. Diese Funktion macht die Pufferspeicher zu einer unverzichtbaren Komponente eines ökonomisch und ökologisch hochwertigen Heizungssystems. Besonders bei Systemen, welche nicht mit fossilen Brennstoffen arbeiten, erzielen Pufferspeicher einen hohen Mehrwert in Sachen Komfort und Effizienz. Doch bei der Planung vor der Anschaffung eines Wärmespeichers sind einige Faktoren zu beachten. Dazu gehört beispielsweise die Auswahl des passenden Volumens , damit die Anlage ihre Aufgabe erfüllen kann. Wie Sie die passende Größe ermitteln und was es dabei zu beachten gibt, erfahren Sie hier.

> Warum ist die Größe des Pufferspeichers wichtig?
> Wie berechnet man die Dimensionierung des Pufferspeichers?

Warum ist die Größe des Pufferspeichers wichtig?

Die Aufgabe der Pufferspeicher ist es, überschüssige Wärme aus dem Kreislauf der jeweiligen Heizungssysteme aus ihrem Kreislauf aufzunehmen und zu speichern. Bei Bedarf kann diese abgerufen und in den Verbraucher-Kreislauf geleitet werden. Sobald das Heizsystem nicht mehr ausreichend Wärme erzeugt, wird auf die gespeicherte Wärme im Pufferspeicher zurückgegriffen.

Ist der Pufferspeicher nun im Verhältnis zu der Leistung des genutzten Wärmeerzeugers zu klein, kann daraus eine Überhitzung des Speichers resultieren, wodurch Schäden am Heizsystem entstehen, die unter Umständen nicht mehr reparierbar sind. Ist der Pufferspeicher hingegen zu groß gewählt, kann der Speicher nicht durchgeladen werden, wodurch die gewünschte Abnahmetemperatur nicht erreicht wird. Und das könnte zu dem Trugschluss führen, dass das Heizsystem nicht die gewünschte Leistung erbringt.

Die Größe des Pufferspeichers sollte außerdem so gewählt werden, dass ausreichend Warmwasser entsprechend dem individuellen Verbrauch zur Verfügung steht. Neben persönlichen Gewohnheiten sind dabei die zu beheizende Grundfläche des Hauses, die Deckenhöhe der Räumlichkeiten und der Dämmzustand des Gebäudes relevant. Aus diesen Aspekten bildet sich der Wärmebedarf, welcher für die Berechnung der idealen Größe des Pufferspeichers ausschlaggebend ist.

Info:

Es gibt neben einfachen Pufferspeichern außerdem Kombi-, Hygiene- und Schichtspeicher, welche spezifische Anforderungen erfüllen. Auch bei diesen Speichern ist die passende Dimensionierung wichtig.

Wie berechnet man die Dimensionierung des Pufferspeichers?

Neben dem Wärmebedarf, welcher sich aus verschiedenen Aspekten zusammensetzt, ist entscheidend, welches Heizsystem verwendet wird. Denn die Art der Wärmeenergiegewinnung und die Leistung der entsprechenden Anlage haben einen großen Einfluss auf die Wahl der richtigen Pufferspeichergröße. Im Folgenden werden daher unterschiedliche Berechnungsformeln für die verschiedenen Heizsysteme dargestellt.

Info:

Sollen die Investitionskosten in eine Heizungsanlage vorerst so gering wie möglich gehalten werden, ist es möglich, das Pufferspeichervolumen zu einem späteren Zeitpunkt durch das Aufstellen einer zweiten Anlage zu vergrößern. Dies sollte bei der Dimensionierung entsprechend bedacht werden.

Dimensionierung berechnen: Pufferspeicher für Solaranlagen

In der Regel erreichen Solarthermie-Anlagen die höchste Energieausbeute während der Mittagsstunden. Meist ist in dieser Zeit der Warmwasserbedarf der Verbraucher aber am geringsten. Damit die Wärme nach Bedarf abgerufen werden kann, wird sie in Pufferspeichern zwischengespeichert. Für die Berechnung des passenden Volumens müssen Sie im Vorfeld festlegen, welche Funktionen die Anlage erfüllen soll:

Brauchwasserbereitung

Grundsätzlich wird im Bereich der Brauchwasserbereitung von durchschnittlich 40 l Warmwasser pro Person ausgegangen. Ist eine Badewanne vorhanden, kann der Wasserverbrauch variieren.

Für das Volumen des Pufferspeichers ist allerdings die Fläche der Solarthermie-Anlage ausschlaggebend. Daher wird abhängig von der Ausrichtung der Solaranlage mit ungefähr 50-80 l Speichervolumen pro m2 Kollektorfläche gerechnet. Allein für die Warmwasserbereitung wird die Größe der Kollektorfläche wie folgt berechnet:

Personen im Haushalt x 1 m2 Kollektorfläche.

Daraus ergibt sich die Formel zur Berechnung des Pufferspeichervolumens für die Brauchwassererzeugung:

Personenanzahl x 1 m2 Kollektorfläche x 50-80 l Speichervolumen

Beispiel: Im Fall einer vierköpfigen Familie wird eine Kollektorfläche von 4m2 benötigt. Das Speichervolumen entspricht demnach 200 bis 320 Liter.

Heizungsunterstützung

Solaranlagen können auch zur Unterstützung der Heizungsanlage ausgelegt sein. Um dafür das passende Pufferspeichervolumen zu berechnen, muss die zu beheizende Wohnfläche ermittelt werden. Bei thermischen Solaranlagen werden für 10 m2 Wohnfläche 0,8 m2 Kollektorfläche berechnet. Das Puffervolumen wird in diesem Bereich mit 50-80 l pro m2 Kollektorfläche vorgegeben. Daraus ergibt sich folgende Formel:

10 m2 Wohnfläche x 0,8 m2 Kollektorfläche x 50-80 l Speichervolumen

Beispiel: Sind beispielsweise 150 m2 Wohnfläche vorhanden, welche beheizt werden soll, sind dafür 12 m2 thermische Solaranlage notwendig. Dementsprechend muss der Pufferspeicher ein Volumen von 600-1000 l haben.

Kombinierte Anwendung

Soll die Solarthermieanlage sowohl die Heizung als auch die Brauchwasserbereitung unterstützen, müssen die Ergebnisse der beiden vorangegangenen Berechnungen kombiniert werden:

Benötigte Kollektorfläche für Heizungsunterstützung und Brauchwasserbereitung in m2 x 80 l Beispiel: Leben in einem Haushalt beispielsweise 4 Personen, werden für die Brauchwasserbereitung 4 m2 Kollektorfläche benötigt. Sollen nun 150 m2 Wohnfläche beheizt werden, besteht ein Zusatzbedarf von 12m². Insgesamt ergeben sich daraus 16 m2 Kollektorfläche. Um das dafür benötigte Pufferspeichervolumen zu ermitteln, berechnet man pro vorhandenem Quadratmeter Kollektorfläche 80 l Speichervolumen. Daraus ergibt sich ein benötigtes Speichervolumen von 1.280 l.

Achtung:

Der Pufferspeicher muss mit einem zusätzlichen Glattrohrwärmetauscher ausgestattet sein, damit die thermische Solaranlage angeschlossen werden kann. Das ist notwendig, damit sich das in der Solaranlage enthaltene Wasser-Glykol-Gemisch nicht mit dem Wasser im Pufferspeicher vermischt.

Dimensionierung berechnen: Pufferspeicher für Festbrennstoffkessel

Die Größenberechnung im Bereich der Festbrennstoffkessel bezieht sich hauptsächlich auf die Kesselleistung und die Nenn-Abbrandperiode des verwendeten Heizkessels. Die Nenn-Abbrandperiode bezeichnet die Abbranddauer des Kessels in Stunden. Um das benötigte Speichervolumen für Festbrennstoffkessel zu berechnen, wird folgende Formel verwendet:

Pufferspeichervolumen = 15 x Kessel-Nennleistung x Nenn-Abbrandperiode x (1-0,3 x Heizlast des Gebäudes / kleinste einstellbare Kesselleistung)

Bei Hackschnitzel- oder Holzvergaserkesseln ergeben sich dabei meist Pufferspeichervolumen zwischen 35 und 75 l/kW.

Achtung:

Soll eine staatliche Förderung bei der Finanzierung der Heizung oder des Pufferspeichers unterstützen, muss beachtet werden, dass für Festbrennstoffkessel ein Mindestvolumen des Pufferspeichers von 55 l/kW vorgeschrieben ist. Für Pelletkessel ist ein Mindestvolumen des Pufferspeichers von 30 l/kW festgesetzt. Zudem wurden die Förderungen für alle gasbetriebenen Kessel eingestellt. Eine Vergütung von 10% wird jedoch noch gewährt, wenn man seinen Gaskessel gegen eine umweltschonende Alternative auswechselt.

Dimensionierung berechnen: Pufferspeicher für wasserführende Öfen

Auch bei wasserführenden Kaminen oder Pelletöfen mit Wassertasche sind Pufferspeicher als Unterstützung für die Wärmeerzeuger sinnvoll und ermöglichen die längere Nutzung der erzeugten Wärme. Um für diese das passende Pufferspeichervolumen festzustellen, gibt es eine einfache Formel: Je kW Ofenleistung sollten ungefähr 50 bis 100 l Speichervolumen einkalkuliert werden. Dieser Wert bezieht sich allerdings lediglich auf die wasserseitige Leistung des Ofens.

Beispiel: Ein wasserführender Kaminofen hat eine gesamte Nennleistung von 16, 5 kW. Seine wasserseitige Leistung ist 10,5 kW. Das Speichervolumen des passenden Pufferspeichers sollte also zwischen 525 - 1050 l liegen.

Dimensionierung berechnen: Pufferspeicher für Wärmepumpen

Durch Sperrzeiten kann die Stromversorgung von Wärmepumpen von den Energieversorgungsunternehmen unterbrochen werden. Diese Sperrzeiten verfolgen das Ziel, die Stromnetze zu Stoßzeiten, in welchen die Nachfrage sehr hoch ist, zu entlasten. Sie haben allerdings den negativen Nebeneffekt für Besitzer einer Wärmepumpe, dass in diesem Zeitraum keine Heizwärme erzeugt werden kann, da die Wärmepumpe während der Sperrzeit vom Netz getrennt ist. Um diese Zeiträume zu überbrücken, können Pufferspeicher zum Einsatz kommen. Folgende Formel wird herangezogen, um die benötigte Speichergröße zu ermitteln:

Masse des Pufferspeichers in m3 = (Heizleistung der Wärmepumpe x Überbrückungszeit) / (1,163 Wh/kg K) x Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf)

Vereinfacht ausgedrückt könnte man auch sagen, der Pufferspeicher braucht in etwa 50 l Fassungsvermögen pro 1 kW der Nennleistung der Wärmepumpe.

Beispiel: Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe hat eine Nennleistung von 8,3 kW. Das bedeutet, der Pufferspeicher muss ungefähr 450 l Volumen haben.

Dimensionierung des Pufferspeichers: Fazit

Um das geeignete Speichervolumen des Pufferspeichers zu ermitteln, gibt es abhängig von dem genutzten Wärmeerzeuger unterschiedliche Formeln. Nachdem das Volumen berechnet wurde, sollte ein Pufferspeicher ausgesucht werden, welcher den berechneten Anforderungen entspricht. Aufgrund der genormten Speichergrößen erfolgt die Auswahl des Volumens so nah wie möglich am berechneten Wert. Durch die Ermittlung der idealen Pufferspeichergröße lassen sich Schäden am Heizsystem vermeiden. Zudem ist dadurch das Erreichen der gewünschten Abnahmetemperatur garantiert.

Was ist ein guter Pufferspeicher?

Ein guter Pufferspeicher zeichnet sich durch hohe Effizienz, Langlebigkeit und eine hervorragende Isolierung aus. Hochwertige Materialien und flexible Anschlussmöglichkeiten sorgen für eine einfache Integration und lange Lebensdauer.

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