Speichertechnik und Durchlauferhitzer

Grundlagen:

In der Sanitär-, Heizungs- und Elektrotechnik gibt es verschiedene Arten von Speichern und Durchlauferhitzern. Sie dienen der Erzeugung und/oder Bereithaltung von warmem Brauch- oder Heizungswasser.
Speicher sind geschlossene Behälter, die erwärmtes Wasser bevorraten und je nach Bedarf wieder abgeben können. Bei Durchlauferhitzern findet die Temperaturerhöhung erst während der Entnahme statt. Beide Systeme haben je nach Einsatzgebiet ihre Vor- und Nachteile.

Die für uns wichtigsten Bauarten sind zentrale Warmwasserspeicher, dezentrale Elektroboiler, Durchlauferhitzer und Heizungs-Pufferspeicher:

1. Zentrale Warmwasserspeicher:

Warmwasserspeicher sind mit einem Wärmetauscher ausgestattet, über den ein externer Wärmeerzeuger das Trinkwasser erwärmt. Speicher mit eigenem Gasbrenner sind sehr ineffektiv und daher kaum mehr in Gebrauch. Der Einsatz von Brauchwasser-Wärmepumpen hingegen verringert den Brennstroffverbrauch und ist sehr verbreitet.

Der Vorteil eines Speichers besteht darin, dass der Wärmeerzeuger Zeit zur Brauchwasserbereitung hat, ohne auf jede Verbrauchsschwankung reagieren zu müssen. Durch die Speicherung werden die Brauchwasserbereitung und -entnahme zeitlich entkoppelt. Damit kann vor allem bei modernen Niedrigenergiehäusern der Wärmeerzeuger kleiner dimensioniert werden. Trotzdem ist es möglich, schnell eine relativ große Menge Warmwasser bei gleichmäßigen Temperaturen zu entnehmen. Warmwasserspeicher sollten nicht zu groß dimensioniert werden, um Stagnationswasser zu vermeiden.
Zur Verteilung werden Warmwasserleitungen benötigt. Bei größeren Entfernungen kann man mit einer Zirkulation die Wartezeit und gleichzeitig den Wasserverbrauch senken.

Hier finden Sie Beispiele für den Einsatz von Warmwasserspeichern in der Praxis: Bildergalerie

Es gibt mehrere Speicherbauformen:

Tiefliegende Speicher sind für die platzsparende Montage unterhalb des Heizkessels vorgesehen. Ähnliche Vorteile bieten integrierte Varianten in modernen Hydrauliktowern von Gasheizungen oder Wärmepumpen.

Behälter mit zusätzlichen Funktionen oder größerem Inhalt werden dagegen "nebenstehend" ausgeführt.
Bivalente Speicher sind mit einem zweiten Wärmetauscher ausgestattet, der zum Beispiel die Energie einer Solaranlage oder eines Holz- bzw. Pelletsofens aufnimmt.
Sogenannte Hochleistungs-Speicher werden bei Wärmepumpen-Systemen benötigt. Sie haben eine deutlich erhöhte Wärmetauscherfläche, um ausreichend Energie bei den geringeren Heizungs-Temperaturen einer Wärmepumpe übertragen zu können.

2. Dezentrale Elektro-Warmwasserboiler:

Wie der Name sagt, haben die Geräte eine integrierte elektrische Wärmeerzeugung. Sie werden meist nahe am Verbrauchsort, also dezentral z.B. im Bad oder am Waschbecken montiert.

Der Vorteil besteht darin, dass man keine Warmwasser-Verteilung oder Zirkulationsleitungen benötigt. Stattdessen muss nur die Stromversorgung sichergestellt werden.
Bei mehreren Zapfstellen und größeren Verbräuchen werden solche Anlagen aber zu teuer und sind auch wartungsintensiver als zentrale Speichersysteme mit Verteilung.
Einsatzorte von Elektro-Warmwasserboilern sind somit weit entfernte Zapfstellen mit mittlerem Warmwasserbedarf.

3. Durchlauferhitzer:

Klassische Durchlauferhitzer werden mit Strom oder Gas betrieben. Wenn eine der angeschlossenen Warmwasser-Zapfstellen geöffnet wird, springt das Gerät an und erhitzt das durchfließende Wasser. Im Gegensatz zu Speichern muss die Temperaturerhöhung innerhalb kürzester Zeit erfolgen. Daher sind die benötigten Anschlussleistungen deutlich höher als bei Speichern. Außerdem ist mit Temperaturschwankungen und Wartezeiten zu rechnen, da sich der Durchlauferhitzer erst einschalten muss und die Leistungsregelung meist nur über einen fortwährenden Start-/Stopp-Betrieb erfolgt. Es kommt also zu Komforteinbußen.

Der Verzicht auf einen Warmwasserspeicher zugunsten eines Durchlauferhitzers ist daher nur dann sinnvoll, wenn für relativ kurze Zeit kleine Wassermengen benötigt werden und der geringere Platzbedarf oder die Vermeidung von Stagnationswasser wichtig sind.
Eine Kombination aus den beiden Systemen sind Heizungs-Pufferspeicher mit Durchlauf-Warmwasserbereitung:

4. Heizungs-Pufferspeicher:

Die einfachste Bauweise eines Pufferspeichers ist ein mit Hartschaum oder Steinwolle gedämmter Stahlbehälter, der mit Heizungswasser gefüllt ist. Er dient bei Wärmepumpen, Pellets- und Hackschnitzel-Heizungen zur Verlängerung der Betriebsintervalle im Teillastbetrieb. Dies führt zu einer effektiveren Betriebsweise und einer geringeren Abnutzung der Anlagenteile, da der Start-/Stopp-Betrieb deutlich verringert wird.
Vor allem bei modernen Scheitholzkesseln ist ein Pufferspeicher unverzichtbar, da sich brennendes Holz nicht einfach abschalten lässt. Bei geringerer Abnahme kann höchstens die Wärmeabgabe gedrosselt werden, was aber zu schlechter Verbrennung und zusätzlichen Verschmutzungen im Brennraum und im Wärmetauscher führt.
Der Pufferspeicher nimmt die überschüssige Energie, die im Moment nicht gebraucht wird, auf. Sie kann dann je nach Bedarf wieder entnommen werden.

Pufferspeicher werden heute in der Regel als Schichtenspeicher ausgeführt, wobei unterschiedlich temperiertes Wasser "in Schichten" von oben (heiß) nach unten (kalt) ohne große Verwirbelungen und Strömungen in den Speicher transportiert und wieder entnommen wird. Das lösen die Hersteller entweder durch Strömungsbleche, Schichtrohre, Thermosiphons oder ähnliche Konstruktionen.

- Kombi-Pufferspeicher

Bei geringem Platzangebot und zur einfacheren Einbindung ins Heizsystem werden Kombispeicher eingesetzt, die durch einen integrierten Brauchwasserbehälter oder Edelstahl-Wärmetauscher sowohl als Pufferspeicher als auch zur Warmwasserbereitung dienen.
Der Edelstahl-Wärmetauscher schlängelt sich von unten nach oben durch den ganzen Behälter. Das enthaltene Trinkwasser nimmt auf dem Weg durch den Tauscher die Pufferwasser-Temperatur an. Der Vorteil dieser Warmwasserbereitung ist die im Vergleich zum Brauchwasserbehälter geringere Menge und Verweilzeit des Wassers im Speicher, was Stagnation und Verkeimung vorbeugt.
Allerdings verringert sich die Warmwasser-Schüttleistung durch das Durchlaufprinzip.
Möglich sind auch eingebaute oder externe Wärmetauscher zum Anschluss einer Solaranlage zur Heizungsunterstützung.
Ein Nachteil der Kombispeicher ist, dass die Temperatur des Warmwassers von der Puffertemperatur im oberen Bereich des Speichers abhängt und durch die Zuheizung einer Solaranlage oder eines Holzofens mit Wassertasche unter Umständen zu hoch werden kann. Zur Vermeidung von Verbrühungen kommt ein thermischer Brauchwassermischer zum Einsatz. Dieser mischt dem heißen Warmwasser so lange kaltes Trinkwasser zu, bis die eingestellte Temperatur erreicht ist.

Hier sehen Sie u.a. das Schnittmodell eines Kombi-Pufferspeichers: Bildergalerie