Aufbau, Aufbau von Solarspeichern mit guter Schichtung


Abbildung: Energieagentur NRW
	In den Sonnenkollektoren gewonnene Wärme wird über den Vorlauf≡Vorlauf≡ Mit Vorlauf bezeichnet man die Rohrleitung eines Heizungssystems, in der das Heizungswasser vom Heizkessel weggehend zum Heizköper hinfließt oder, bei Solaranlagen, die Rohrleitung vom Solarkollektor zum Speicher in Strömungsrichtung der Solarflüssigkeit. Der Vorlauf hat im Regelfall eine höhere Temperatur als der Rücklauf. des Solarkreislaufes dem möglichst weit unten im Speicher befindlichen ersten Wärmetauscher≡Wärmetauscher≡ 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. zugeführt. Das metallische Rohr dieses Wärmetauschers erwärmt sich und leitet die Wärme an das umgebende kühlere Speicherwasser weiter. Nicht immer reicht aber diese Wärme aus, um das Wasser auf brauchbare Temperaturen zu erwärmen. Deshalb muss eine Nacherwärmungsmöglichkeit des Speicherwassers gegeben sein. Der überwiegende Teil der solartauglichen Speicher besitzt zu diesem Zweck einen zweiten, Wärmetauscher, der im oberen Teil des Speichers platziert ist. Dieser Wärmetauscher wird bei Bedarf vom Heizungswasser durchflossen und erwärmt so den oberen Teil des Speicherwassers nach. Bildquelle: Verbraucherzentrale Bundesverband
	Der Aufbau einer Warmwasserschichtung im Speicher ist eine wichtige Voraussetzung zum Erzielen eines hohen solaren Deckungsgrades (solarer Deckungsgrad). Um auch die vom Kollektor≡Kollektor≡ Ein Kollektor ist ein Wärmesammler, z.B. ein Solarkollektor der die Wärme der Solarstrahlung aufnimmt und an die Solarflüssigkeit übergibt, ein Erdreichkollektor, der dem Erdreich Wärme entzieht und an die Sole übergibt oder ein Luftkollektor, der solare Wärme an vorbeiströmende Luft übergibt. geerntete Wärme geringer Temperatur nutzen zu können, darf das umgebende Speicherwasser möglichst nicht höher temperiert sein. Bildquelle: Verbraucherzentrale Bundesverband
	Eine Temperaturschichtung≡Temperaturschichtung≡ Die Temperaturschichtung ist eine Folge des Dichteunterschiedes von unterschiedlich warmem Wasser oder warmer Luft. Wärmeres Wasser bzw. wärmere Luft ist leichter als kälteres Wasser bzw. kältere Luft. Unterschiedlich temperiertes Wasser befindet sich z.B. in einem Speicher auf verschiedenen Ebenen (in Schichten), sofern es nicht auf mechanische Art und Weise vermischt wird. Um möglichst hohe Erträge einer Solaranlage zu erzielen, ist eine Schichtung im Solarspeicher anzustreben (spezielle Schichtenspeicher). zu erreichen und stabil zu halten hat also das Ziel, Wasser unterschiedlicher Temperatur in unterschiedlicher Höhe im Speicher einzulagern und eine Vermischung möglichst zu vermeiden. Die physikalische Ursache für die Schichtung ist, dass Wasser verschiedener Temperatur auch eine unterschiedliche Dichte besitzt. Warmes Wasser ist leichter und befindet sich demnach oben, kaltes Wasser ist schwerer und sinkt zu Boden. Durch besondere konstruktive Maßnahmen kann das Schichtungsverhalten des Wassers in einem Solarspeicher verbessert werden (siehe auch »› Welche Bedeutung haben Größe und Art der Wärmetauscher?). Spezielle Schichtenladespeicher erreichen, dass Wasser mit einer bestimmten Temperatur genau dort eingeschichtet wird wo es seiner Temperatur entsprechend hingehört Abbildung: Solvis Braunschweig
	Mittleres Bild: Durch die Einfärbung des Wassers kann man die unterschiedliche Einschichtung nach dem Temperaturniveau des Wassers erkennen (Speicher Solvis Integral) Abbildung: Solvis Braunschweig

Eine Vielzahl unterschiedlicher Speichertypen ist in den letzten Jahren entwickelt worden, um die Frage nach optimaler Einschichtung zu lösen. Besonders durch verschiedene Einbauten, wie Leiteinrichtungen, Ventilklappen, Konvektionskamine u.a. hat man versucht, die Schichtung zu verbessern. Der Markt ist allerdings unübersichtlich und kaum vergleichbare unabhängige Ertragsaussagen machen die Auswahl nicht einfach. Folgende allgemeine Voraussetzungen sollten die Speicher zum Erhalt einer guten Schichtung jedoch immer aufweisen:

schlanke, zylindrische Form
Einströmendes Wasser sollte möglichst nicht zu einer Verwirbelung des Speicherwassers und damit zur Zerstörung der Schichtung führen. Diese Forderung kann mit Prallblechen, Diffusern o.ä. erreicht werden.


Die Schichtung wird vor allem durch die Konstruktion des Speichers beeinflusst. Es bestehen grundsätzlich verschiedene technische Möglichkeiten.