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Pufferspeicher

 
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Pufferspeicher - Großvolumige Wärmeakkus in Heizungs- und Solaranlagen

PufferspeicherPufferspeicher
Ein Pufferspeicher dient in Heizungsanlagen der Speicherung von Heizungswasser (nicht Trinkwasser!). Pufferspeicher werden eingesetzt zur Verbesserung des Wirkungsgrades und der Verbrennung (Festbrennstoffe), zur Überbrückung von Stromsperrzeiten bei Wärmepumpen und zur Zwischenspeicherung von Anfallwärme (Holzheizungen, Solaranlagen). Pufferspeicher können drucklos (Material auch Kunststoff) oder (überwiegend) mit Heizungsanlagenvordruck (Stahl) betrieben werden.
bevorraten Heizungswasser im Gegensatz zum Warmwasserspeicher, der mit Trinkwasser gefüllt ist. An den Pufferspeicher werden daher keine spezielle Anforderungen bzgl. des Korrosionsschutzes gestellt, da er nicht ständig von Neuem mit sauerstoffreichem Kaltwasser befüllt wird. Auch die Druckbelastung (Systemdruck max. 3 barbar

Manometer mit Druckangabe in barDas Bar ist eine Maßeinheit für den Druck. Andere gebräuchliche Einheiten sind Newton pro Quadratmeter (N/m²) bzw. Pascal. Etwa ein Druck von einem bar ensteht durch eine 10 Meter hohe Wassersäule. Diese Art der Druckangabe wird häufig in der Heiztechnik verwendet. Ein 1000stel bar entspricht 1 mbar.

) ist nicht so hoch wie bei Trinkwasserspeichern. Opfer- oder FremdstromanodenFremdstromanode
Die Fremdstromanode ist ein Bauteil in emaillierten bzw. glasierten Warmwasserspeichern, das dem Schutz vor Korrosion dient. Durch Einleitung eines geringen Stromflusses über die Fremdstromanode wird ein elektrisches Potenzial aufgebaut, so dass die elektrochemische Korrosion an Stahlteilen (z.B. durch Risse in der Beschichtung) unterdrückt wird. Im Gegensatz zur Opferanode bzw. Verzehranode geht das Material der Fremdstromanode nicht in Lösung. Der Stromverbrauch (Energiebedarf) liegt bei etwa 20 kWh pro Jahr.
werden nicht benötigt. Allerdings muss die WärmedämmungWärmedämmung
Eine Wärmedämmung mindert den Wärmestrom von der warmen zur kälteren Seite eines Bauteiles. Dazu werden Stoffe mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit (Wärmedämmstoff) als Schicht zwischen Warm und Kalt eingebracht. Eine sehr gute Wärmedämmung wird mit einem Vakuum erzielt (Thermoskanne). Auch ruhende Luft dämmt den Wärmefluss sehr gut. Um eine hohe Wärmedämmwirkung zu erzielen, dürfen Wärmedämmstoff(e) nicht durchströmt werden und eine bestimmte Einbaudicke nicht unterschreiten.
und deren Ausführung optimal sein, will man die kostbare EnergieEnergie
Energie ist die Fähigkeit eines Energieträgers eine physikalische Arbeit zu verrichten. Sie kann die Wohnung oder Wasser erwärmen, Licht erzeugen, einen Motor drehen, einen Zug bewegen usw.. Angegeben wird die Energiemenge in kWh oder Joule.
nicht nutzlos verlieren.

Bei Überlegungen zur neuen Heizanlage wird man auch daran denken, dass die Energiepreise in den nächsten Jahren sehr wahrscheinlich schneller steigen werden als die allgemeinen Lebenshaltungskosten. Die Nutzung regenerativer Energien wird daher nicht nur aus ökologischen Gründen zunehmend attraktiver und wichtiger. Ein Pufferspeicher wird dann zur Notwendigkeit, wenn eine Solaranlage auch zur Unterstützung der Heizung beitragen soll. Er dient zur Pufferung von Wärme, die z. B. bei einer Solaranlage über die Mittagsstunden anfällt, aber erst am Abend benötigt wird (»› Solaranlagen zur Warmwasserbereitung mit Heizungsunterstützung).

Neben der Notwendigkeit des Einsatzes von Pufferspeichern bei Anlagen mit solarer Heizungsunterstützung ist der Einsatz von Pufferspeichern auch bei Anlagen mit Festbrennstoffkesseln vorteilhaft, ja notwendig. Wegen der großen Wassermenge wird ein schadstoffarmer, ungedrosselter Abbrand von Holz oder Kohlen erreicht. Der Rußanfall wird reduziert (siehe »› Brauche ich einen Pufferspeicher, wenn ja wie groß?).

Notwendig kann ein Pufferspeicher auch bei einer Heizungsanlage mit WärmepumpeWärmepumpe
Die Wärmepumpe als Heizgerät nimmt auf der Eingangseite Wärme mit geringer Temperatur auf und gibt Wärme mit höherer Temperatur auf der Heizungsseite wieder ab. Ein Arbeitsmittel verdampft infolge der Aufnahme von Umweltwärme (Luft, Erdreich, Wasser). Das leicht erwärmte gasförmige Arbeitsmittel wird durch einen Kompressor komprimiert, wodurch es eine höhere Temperatur bekommt. Das in dieser Weise stark erwärmte Arbeitsmittel kann die Wärme an das Heizungswasser übertragen, kühlt sich dabei ab und wird erneut in den Kreislauf geschickt.
werden. Einerseits können dadurch bestimmte Sperrzeiten der Energieversorgung überbrückt werden. Andererseits wird bei einigen Wärmepumpen eine Leistungszahlverbesserung erzielt (siehe »› Sind Pufferspeicher in Wärmepumpen-Heizungsanlagen erforderlich?).

Vorteile ergeben sich auch bei einstufigen Öl- und Gasbrennern. Mit Hilfe von Pufferspeichern erreicht man eine längere Brennerlaufzeit. Die Takthäufigkeit (Start- und Abschaltphase) des Brenners verringert sich. In der Folge sinken gegenüber herkömmlich betriebenen Brennern die EmissionenEmission
In der Feuerungstechnik (Verbrennung) bezeichnet man mit Emission den Ausstoß luftverunreinigender Stoffe, wie z.B. Schwefeldioxid, Stickstoffoxide, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Grobstaub, Feinstaub oder Ruß. In der Akustik ist die Lärmabgabe einer Quelle gemeint. In der Wärmelehre ist die Emission ein Maß für die Energieverluste infolge Abstrahlung von langwelliger Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung).
an unverbrannten KohlenwasserstoffenKohlenwasserstoffe
Kohlenwasserstoffe sind chemische Verbindungen aus den Elementen Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H). Kohlenwasserstoffe sind überwiegender Bestandteil fossiler und biogener Brennstoffe (z. B. von Erdgas bzw.Methan CH4).
, StickstoffoxidenStickstoffoxide
Stickstoffoxide (NOx) ist eine Gruppenbezeichnung für alle bei der Verbrennung entstehenden Oxide des Stickstoffes. Da Stickstoff (N2) ein wesentlicher Bestandteil der Luft ist, entstehen Stickstoffoxide zwangsläufig in mehr oder weniger hoher Konzentration bei Verbrennungsprozessen in Heizkesseln und Motoren trotz der Reaktionsträgheit des Stickstoffes. Ursache ist die hohe Temperatur. Problematisch ist das in geringen Mengen entstehende NO2, das in Wasser löslich ist und mit diesem zu Salpetersäure reagiert. Mit höherwertigen Kohlenwasserstoffen zusammen führen Stickoxide unter Sonneneinstrahlung zur Bildung von Ozon (O3, Sommersmog). In Verbindung mit Wasserdampf können Säuren entstehen (Saurer Regen). Die Einhaltung einer maximaler Stickstoffoxidkonzentration im Abgas wird daher in der BundesImmissionsSchutzVerordnung (Kleinfeuerungsanlagenverordnung) geregelt.
(NOx)und KohlenmonoxidKohlenmonoxid
Kohlenmonoxid ist ein farbloses, sehr giftiges Gas. Das Molekül besitzt ein Kohlenstoff- und ein Sauerstoffatom (Strukturformel CO) und entsteht durch unvollständige Verbrennung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe. Kohlenmonoxid ist messpflichtig bei der Überprüfung von Heizungsanlagen (Kehr- und Überprüfungsverordnung). Seine Giftigkeit wird verursacht durch eine Blockierung der Sauerstoffaufnahme im Blut, indem es sich anstelle des Sauerstoffes mit den roten Blutkörperchen verbindet. Bereits geringe Mengen wirken gesundheitsschädigend bis zum Tod. CO war früher ein Bestandteil des Stadtgases.
(COCO
chemisches Kurzzeichen für Kohlenmonoxid
). Durch die Verringerung der Ein/Aus-Zyklen des Heiz-Kessels kann sich die Lebensdauer der am Schaltprozess beteiligten Steuer- und Sicherheitsbaugruppen verlängern.

Diesen Vorteilen stehen auch Nachteile gegenüber:

  • Der Einsatz von Pufferspeichern erhöht den finanziellen Aufwand beträchtlich.
  • Die Anlage wird komplizierter und damit störanfälliger.
  • Die Wärmeverluste durch die größere Wärme abgebende Oberfläche erhöhen sich.

Einige Heizungspufferspeicher dienen gleichzeitig der Warmwasserbereitung mittels innen liegendem Brauchwarmwasserspeicher oder DurchflusswärmetauscherDurchflusswärmetauscher
Durchflusswärmetauscher dienen der Erwärmung von Brauchwasser. Dazu wird ein gewendeltes Rohr in kompakter Bauweise in einem großvolumigen Pufferspeicher untergebracht. Das in das Rohr einfließende Kaltwasser erwärmt sich und tritt als warmes Wasser wieder aus. Die Austrittstemperatur ist abhängig von der Temperatur des Pufferspeichers, der wirksamen wärmetauschenden Oberfläche des Rohres und der Durchflussmenge des Wassers.
. Vorteilhaft ist diese Lösung bei geringem Platzangebot. Nachteilig ist jedoch die damit verbundene höhere Speichertemperatur bei einigen Anwendungen. Für die BrennwerttechnikBrennwerttechnik
Mit Brennwerttechnik bezeichnet man Heiztechnik (Heizkessel, Heizthermen), die in der Lage ist, auch die Verdampfungswärme des Wasserdampfes durch Wärmerückgewinnung aus dem Abgas zu nutzen. Dieser Vorgang bewirkt gegenüber konventioneller Heiztechnik einen zusätzlichen Wärmegewinn. Er beträgt 10 % bis 15 %. Da in der Heizungstechnik der Wirkungsgrad auf den Heizwert (unterer Heizwert) bezogen und dieser gleich 100 % gesetzt wird, ist bei der Angabe des Wirkungsgrades von Brennwerttechnik ein Wirkungsgrad über 100 % möglich. Die Menge der Verdampfungswärme ist brennstoffspezifisch und hängt von der Anzahl der chemisch gebundenen Wasserstoffatome ab. Bei der Verbrennung von Erdgas mit 4 Wasserstoffatomen pro Molekül bei einem Kohlenstoffatom entsteht der größte Zugewinn (11%).
, für Wärmepumpen und Flächenheizungssysteme mit solarer Unterstützung sind Pufferspeicher dieser Bauart nicht zu empfehlen. Für letztere Anwendungen sind daher entweder Puffer-Schichtenspeicher oder besser: Zwei-Speicherkonzepte sinnvoll. Hier wird ein höher temperierter Trinkwasserspeicher eingesetzt sowie ein großvolumiger Heizungspufferspeicher für das niedrige Temperaturniveau der FlächenheizungFlächenheizung
Bei einer Flächenheizung sind Heizungswasser führende Rohrleitungen im Fußboden (Fußbodenheizung), der Wand (Wandheizung) oder der Decke (Deckenheizung) verlegt. Durch große wärmeübetragende Fläche kann mit niedrigen Heizwassertemperaturen geheizt werden, was Vorteile für die Brennstoffausnutzung ergibt. Durchgängig eingesetzte Flächenheizung sind auch Voraussetzung für den effektiven Einsatz von Wärmepumpe(n) oder Solarheizsystemen (solare Heizungsunterstützung). Flächenheizungen haben bei richtiger Dimensionierung einen hohen Behaglichkeitswert. Die Konvektionsleistung ist gering.
. Wegen des hohen anlagentechnischen Aufwandes und der damit verbunden Kosten sind Zwei-Speicher-Systeme jedoch nur noch selten im Angebot.

Bei innen liegenden Durchflusswärmetauschern für die Warmwasserbereitung steht immer frisch erwärmtes Wasser in der erforderlichen Menge zur Verfügung. Anti-Legionellen-Schaltungen können entfallen. (Lesen Sie dazu LegionellenLegionellen
Die legionella pneumophila ist ein Bakterium, welches fast in jedem Wasser in kleinen Konzentrationen vorkommt. Es gilt als Verursacher der sogenannten Legionärskrankheit. Legionellen vermehren sich bei Temperaturen um 30 °C bis 40 °C in stehendem Wasser (z.B. im Warmwasserspeicher). Oberhalb von 55 °C stirbt der Erreger jedoch schnell ab. Legionellenhaltiges Wasser kann nach heutigem Erkenntnisstand unbedenklich getrunken werden. Wird der Erreger jedoch über feinste Wassertröpfchen (Aerosole, z. B. durch feinverstäubende Duschköpfe) eingeatmet, können fiebrige Atemwegserkrankungen auftreten, die im schlimmsten Fall bis zum Tod führen. Vorsicht ist deshalb auch bei Zimmerspringbrunnen geboten.
.) Durch einen weiteren WärmetauscherWärmetauscher
Ein Wärmetauscher (auch Wärmeübertrager) ist ein Gerät, das Wärme eines Mediums an ein anderes oder das gleiche Medium übertragen kann, ohne dass sich die Medien dabei vermischen. Wärmetauscher findet man u. a. in Warmwasserspeichern in Form von gewickelten Rohren oder Rohrbündeln zur Übertragung der Heizwasserwärme an das Trinkwasser. In Be- und Entlüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung werden z. B. Kanalwärmetauscher zur Entwärmung der Abluft und Übertragung der Wärme an die kältere Zuluft eingesetzt.
im unteren Teil des Pufferspeichers kann auch Solarenergie eingespeist werden. Allerdings ist diese Lösung thermisch ungünstig, da der Pufferspeicher als indirekt beladener Speicher nur geringe Temperaturunterschiede zwischen oben und unten aufweist.

siehe auch:

»› Reduzierung der Startvorgänge
»› Warmwasserspeicher, Legionellengefahr
»› Speicher in Solaranlagen

© by f.nowotka | zuletzt geändert am: 12.06.2006 | 51918 x gelesen


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