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Solarspeicher: Warten auf den Einsatz

10.06.2016

Wir sind es gewohnt, das Wohnzimmer zu heizen oder uns mit warmem Wasser zu duschen, wenn uns danach ist – egal, ob frühmorgens oder spätabends, egal, ob es Winter oder Sommer ist. Doch unser Verhalten passt mit dem Betrieb von Solarwärmeanlagen oft weder zeitlich noch mengenmäßig zusammen. Denn das solare Strahlungsangebot schwankt sehr stark, abhängig von Wetterverhältnissen, Tages- und Jahreszeit.

Welche Konsequenz ergibt sich daraus? Um möglichst viel von der kostenfreien und umweltschonend gewonnenen Solarwärme zu nutzen, muss sie so lange zwischengelagert werden, bis sie zur Warmwasserbereitung oder zum Heizen benötigt wird. Aus diesem Grund kommt hier der Speichertechnik eine ganz besondere Bedeutung zu: Erforderlich ist sowohl ein ausreichend großer als auch ein effizient arbeitender Speicher. Nur kann  möglichst viel solar gewonnene Wärme mit möglichst geringen Energieverlusten aufbewahrt werden, bis sie benötigt wird. So lässt sich zudem der Brennstoffverbrauch für die Nachheizung mit einem Wärmeerzeuger reduzieren.

Unabhängig vom Volumen sind Solarspeicher meist schlank und stehend ausgeführt. So kann sich im Inneren eine gute Temperaturschichtung bilden. Dabei „schwimmt“ das leichtere warme Wasser auf dem schwereren kalten Wasser. Wichtig ist, darauf zu achten, dass diese Schichtung stabil bleibt und vor Verwirbelungen durch interne Strömungen geschützt wird. Eine möglichst kalte untere Schicht im Speicher gewährleistet, dass sich der Solarkreis mit niedriger Rücklauftemperatur betreiben lässt und so einen hohen Solarwärmeertrag erwirtschaftet.

Mit den Solarkollektoren auf dem Dach werden die Sonnenstrahlen in Wärme umgewandelt und erhitzen die Flüssigkeit des Solarkreislaufs zwischen Kollektoren auf dem Dach und Solarspeicher im Keller. Dort wird die Wärme mittels eines Tauschers auf das Wasser im Speicher übertragen – um entweder Trinkwasser zu liefern oder Heizungswasser zur Unterstützung des Heizkreislaufs oder natürlich auch beides. Foto: BDH

Kleine Verschwender, große Wirkung

Wichtig ist zudem eine möglichst optimale Ausführung der Dämmung des Speichers und der Anschlüsse, weil sonst ein Großteil des wertvollen solaren Wärmeertrags vernichtet wird. Besonders kritisch einzustufen sind mangelhaft gedämmte Speicheranschlüsse, die dazu beitragen können, dass sich der Wärmeverlust des Speichers verdoppelt. Über die gesamte Lebenszeit des Speichers betrachtet können mehrere 100 Euro Energie verschwendet werden.

Die Größe des Speichers muss der Fachhandwerker individuell bestimmen, entsprechend von Kriterien wie solarer Deckungsgrad, Anzahl der Solarkollektoren, Anzahl und Verhalten der Bewohner etc. Für die Speicherung der solaren Wärmeenergie wird in der Regel Wasser verwendet. Es ist kostengünstig, jederzeit verfügbar und technisch sehr gut beherrschbar. Warmwasserspeicher bestehen meist aus Edelstahl und Kunststoff sowie aus emailliertem Stahl mit zusätzlichem Korrosionsschutz.

Zum Einsatz kommt ein sogenannter bivalenter Warmwasserspeicher für die solare Trinkwassererwärmung. Dieser besitzt im Inneren zwei Wärmetauscher: Einen im unteren Bereich für den Anschluss an den Solarkreis und einer im oberen für den Anschluss an die Nacherwärmung durch den Heizkessel. Typische WW-Speichergrößen liegen bei 300 bis 500 Liter, je nach Auslegung.

Wird Heizwasser als Speichermedium gewählt, dann werden Puffer- oder Kombispeicher verwendet. Diese kommen  in erster Linie bei Anlagen zum Einsatz, in denen die gewonnene Solarwärme nicht nur zur Trinkwassererwärmung, sondern außerdem zur solaren Heizungsunterstützung genutzt werden. Typische Größen für diese Verwendung liegen im Einfamilienhausbereich bei 500 bis 1000 Litern Inhalt. Praktisch ist dabei die Möglichkeit, dass bei Bedarf mehrere Wärmeerzeuger, zum Beispiel Öl-, Gas- und Festbrennstoffkessel, zur Nachheizung des solar vorgewärmten Wassers angeschlossen werden können.

Pufferspeicher aus Stahl oder Kunststoff sind in der Anschaffung günstiger als Warmwasserspeicher, weil sie nur mit Heizungswasser in Kontakt kommen und deshalb keinen Korrosionsschutz benötigen. Die solar gewonnene Wärme kann zur Erwärmung des Heizkreises für die Raumheizung direkt entnommen werden.

Links: Ob reiner Trinkwarmwasserspeicher, Heizungspuffer oder ein Kombisystem aus beidem – unter Effizienzgesichtspunkten ist eine möglichst hohe bzw. zylindrische Bauform für alle Solarspeichertypen ideal. Denn die thermischen Verluste pro m³ Speichervolumen werden geringer, je größer der Behälter ist. (BDH) Mitte: Ein Kombispeicher (wie im Bild) ermöglicht die getrennte Erwärmung bzw. Speicherung von Trink- und Heizungswasser auf engstem Raum. Zudem hat ein Kombispeicher weniger Oberfläche und dadurch weniger Strahlungsverluste als ein „normaler“ Solarspeicher. Eine schnelle Montage sowie eine einfache Steuerung runden die Vorzüge des Kombispeichers ab. Rechts: Durch eine neue Dämmtechnik wird der Wärmeverlust des „Solar A-Vakuum Iso+“-Speichers nach Herstellerangaben im Vergleich zu herkömmlichen Speichern um rund die Hälfte reduziert. (Citrin Solar)

Frischwasserstation erwärmt Trinkwasser

Für die Trinkwassererwärmung wird häufig eine sogenannte Frischwasserstation verwendet, die mit ihren kompakten Abmessungen außen am Speicher montiert wird. Wird warmes Wasser zum Duschen benötigt, wird es im Durchlaufprinzip dort hygienisch rasch auf die gewünschte Temperatur gebracht.

Der Kombispeicher vereint die Funktionen von Heizwasser-Puffer- und Warmwasserspeicher. Die Wärmeentnahme für die Trinkwassererwärmung erfolgt über einen im oberen Bereich eingebauten Wärmetauscher, durch den kaltes Wasser geführt und erwärmt wird. Kombispeicher gibt es in verschiedenen Ausführungen. Eine ist der Tank-in-Tank-Speicher, der über einen im oberen Bereich eingebauten, relativ kleinen Trinkwasserspeicher verfügt. Dadurch wird der Warmwasserkomfort erhöht und das Risiko von Hygieneproblemen minimiert.

Solarspeicher richtig auswählen

  • Das Speichervolumen muss von einem Fachmann individuell und objektspezifisch ausgelegt werden. Es sollte aus Effizienzgründen weder zu groß noch zu knapp bemessen sein.
  • Wenn es die baulichen Voraussetzungen zulassen (Raumhöhe, Türbreite etc.), sollte möglichst nur ein Speicher zum Einsatz kommen. Zwei und mehr Speicher kosten mehr und haben höhere Wärmeverluste.
  • Vorteilhaft sind Solarspeicher, die schlank und hoch ausgeführt sind, um eine gute Temperaturschichtung im Inneren zu gewährleisten. Spezielle Schichtladesysteme sowie weitere konstruktive Elemente, wie Strömungskamine, Prallplatten, Konvektionsbremsen etc., verbessern zusätzlich die Energieeffizienz.
  • Gute Solarspeicher haben niedrige Wärmeverluste und sind auf ihrer gesamten Oberfläche eng anliegend und lückenlos gedämmt. Die Dämmung, meist aus Weichschaum- oder Hartschaum, sollte seitlich ca. 10 cm und oben 15 cm dick sei
  • Fragen Sie den Fachmann zudem gezielt nach den spezifischen Wärmeverlusten der vorgeschlagenen Speicher.
  • Alle mit Rohren und Armaturen verbundenen Speicheranschlüsse, müssen durchgehend bis zum Durchstoßpunkt am Speichermantel gut gedämmt werden. Dies gilt auch für Anbauten wie Lade- und Frischwasserstationen.
  • Wird Trinkwasser in größeren Mengen gespeichert, müssen Hygienevorschriften hinsichtlich Stagnation und zur Legionellen-Vermeidung beachtet werden. Aus hygienischer Sicht empfehlenswert ist der Einsatz von Pufferspeichern in Verbindung mit Frischwasserstationen oder von Tank-in-Tank-Systemen mit kleinem Trinkwasservolumen.
  • Ein vorhandener Warmwasserspeicher sollte bei einer solaren Heizungsmodernisierung aus energetischen Gründen nur im Ausnahmefall weiter verwendet werden.