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Ein größerer Speicher ist zwingend zur besseren Nutzung der Solarenergie notwendig !

Besonders wichtig sind hierbei:

  • Ein einfacher und unkomplizierter Anschluss
  • eine Regelung mit minimaler Anzahl von Stellgliedern
  • keine Verkopplung der einzelnen Kreisläufe und
  • leichte Zugänglichkeit der Wärmetauscher zum Reinigen und Erweitern

Die Zentrale im System ist der Wärmespeicher

Hier liefern alle Wärmequellen ihre Wärme ab (Solarkollektor, Wärmepumpe, Holz, Pellets, Öl, Gas). Sie erwärmen vorrangig den Warmwasserteil des Speichers. Erst wenn dieser erwärmt ist strömt warmes Speicherwasser unterhalb der Abtrennung auf die andere Seite. Die Wärmeentnahme erfolgt durch oben in Wärmeleitkörper (WLK) eingehängte Rippenrohr-Wärmetauscher (RR-WT). Der Speicher ist drucklos und hat einen Überlauf. Wasserdampf kann aus dem quasi geschlossen Behälter nicht austreten - er kondensiert im Überlauf.

Die Solarwärme wird über einen sich ganz unten in einem WLK befindenden RR-WT zugeführt. Ihr steht damit der gesamte Speicher zur Verfügung. Für die anderen Wärmequellen wird das Speicherwasser unterhalb der Mitte entnommen und das erwärmte Wasser über einen Doppeltrichter dem Speicher wieder zugeführt. Durch diese "behutsame" Zuführung und den Transport des Wassers nur nach seiner Temperatur (warmes Wasser ist leichter) findet eine optimale Schichtung statt.

druckloser Zentralspeicher
druckloser Pufferspeicher

Das Foto zeigt einen Wärmespeicher (1,5m x 1,75m und 1,9m hoch) vor der Verkleidung mit Dämm-Material. Er kann auch in runder Form erstellt werden. Wandseitig und unter dem Behälter befindet sich druckfeste Wärmedämmung. Die Vorderseite wird noch mit Wärmedämmung verkleidet. Das Wasser im Speicher ist drucklos. Es dient nur zur Erwärmung vom Brauchwasser und vom Heizwasser beim Durchfluss durch die sich darin befindenden RR-WT. Eine Keimbildung - Legionellen - im Brauchwasser wird durch die Erwärmung erst bei Bedarf so wirkungsvoll verhindert.

Das Foto zeigt das Innenleben vom unterteilten Wärmespeicher - hier ist es der Teil der Brauchwasser-Erwärmung. In den beiden schwarzen WLK befinden sich RR-WT die parallel geschaltet sind, damit das benötigte Brauchwasser stets genügend schnell erwärmt wird. Über die roten Doppeltrichter wird extern erzeugte Wärme dem Wärmespeicher zugeführt ( Erwärmung durch Wärmepumpe, mit Gas, Öl, Pellets oder Kaminofen ). Die Solarerwärmung erfolgt durch einen Wärmetauscher im unteren Bereich des Behälters (hier nicht sichtbar). Für diese Art der Temperaturschichtung wurden uns Patente erteilt: DE 195 16 837 und DE 196 45 801.

Wärmeleitkörper
Schichtung durch Wärmeleitkörper

FRAGE: Wie funktioniert die Schichtung im Speicher ?

Das linke Bild zeigt einen Schnitt durch einen WLK mit eingehängtem RR-WT. Fließt Kaltwasser durch den RR-WT, so erwärmt sich dieses von unten nach oben zunehmend. Dabei kühlt sich das Speicherwasser im WLK ab und strömt, weil es schwerer wird, nach unten. Oben wird dadurch warmes Speicherwasser angesaugt und erzeugt so einen Gegenstrom zum Durchfluss im RR-WT mit optimaler Erwärmung des Warmwassers. Das Wasser im Behälter wird dadurch nicht vermischt. Es handelt sich um eine rein thermische Schichtung im WLK, der ohne jegliche Pumpen und Ventile auskommt.

Das rechte Foto zeigt einen Doppeltrichter dem eingefärbtes wärmeres Speicherwasser von rechts zugeführt wird. Im Doppeltrichter wird es auf eine horizontale Keisbahn geleitet. Weil das zugeführte Wasser wärmer und damit leichter als das umgebende Wasser ist, verlässt es den Doppeltrichter durch die obere Verengung. Es wird im Behälter, ohne größere Vermischung mit dessen Inhalt, oben eingschichtet.

Schichtung durch Doppeltrichter

Schichtung im Wärmespeicher

Das vorstehende Diagramm beweist die exzellente Schichtung im Wärmespeicher eines Referenzprojekts. Im bezeichneten Zeitraum herrschte am Betriebsort noch tiefer Winter. Bei der Wärmeerzeugung wurde Eis erzeugt und dieses automatisch alle 44 Minuten für 2 Minuten vom Verdampfer der Wärmepumpe abgelöst. 

Referenzprojekt: Ein Einfamilienhaus in Bad Reichenhall / Marzoll (Bayern)

Technische Daten:

  1. beheizte Wohnfläche 230 qm
  2. Wärmebedarf 70 kWh/qm
  3. Anzahl der Bewohner 4 Personen
  4. Wärmepumpe 9kW thermisch
  5. Solarflachkollektoren 16 qm Südwest
  6. Dachneigung 23° Südwest
  7. Wärmespeicher 4.000 Liter unterirdicher
  8. Wasser-Eis-Speicher 40 cbm Stahltank

Die komplette Dokumentation dazu finden Sie hier


Eine grobe Vorstellung bezüglich der Kosten

Ein im Keller geschweißter rechteckiger Speicher aus Polypropylen kostet als Richtpreis mit Rippenrohr-Wärmetauscher und Wärmeleitkörper etwa den folgenden Betrag.

Speicherinhalt Kosten zuzügl. MWSt.
  5.000 Liter ab 5.000 Euro 1)
Anm.: 1) In Abhängigkeit der Anzahl von Wärmetauschern.

Der Speicher kann in jeder Form erstellt werden. Sein exakter Preise ist von der Speicherform und der Entfernung zu Ihnen abhängig, wir nennen Ihnen diesen auf Anfrage. Der Speicher wird mit der Anzahl der erforderlichen Rippenrohr-Wärmetauscher nebst Wärmeleitkörper, Doppeltrichter und Hülsen für die Temperaturfühler geliefert. Die Wärmedämmung kann in Eigenleistung erstellt werden. Von uns geliefert kostet diese etwa 1.500 Euro, zuzüglich Arbeitsaufwand bei der Anbringung durch den Monteur.

Nebenstehend ist ein Doppeltrichter abgebildet. Dieser hat 40 cm Durchmesser und ist 30 cm hoch. Der Anschluss erfolgt durch ein 3/4" Innengewinde (im Bild auf der linken Seite). Zur Schichtbeladung eines vorhandenen Speichers können Sie diesen Trichter bei uns für derzeit 120 Euro zuzüglich MWSt. ab Lager beziehen.

Doppeltrichter
Noch eine allgemeine Betrachtungen zum Thema: Thermischer Schichtspeicher als Pufferspeicher einer Solaranlage

Die Sonnenwärme steht nur unregelmäßig zur Verfügung. Das erfordert Pufferspeicher als Wärmespeicher für Heizung bzw. Warmwasser. Es sind meistens Druckspeicher. Wir aber ziehen einen drucklosen Speicher vor. Korrekt bezeichnet: einen überdrucklosen Speicher, weil sich der Wasserdruck nicht im eigentlichen Speicher, sondern sich nur in den Rohrleitungen befindet. Solch ein Speicher lässt sich einfacher in bestehende Gebäude wg. oft enger Türen und Treppenabgänge einbauen.

Hierfür wird von uns ein im Keller geschweißter Tank verwendet. Dieser Wärmespeicher für Heizung und Warmwasser ist ein sehr einfach zu erstellender Kunststofftank mit 4.000 bis 6.000 Litern Inhalt (1,5m x 1,5m und 2m hoch fassen gut 4.000 Liter). So erreichen wir ein kompaktes und größeres Volumen, als dieses handelsübliche Pufferspeicher besitzen. Diese fassen wegen der Breite von Türen meistens nur 800 bis 1.000 Liter.

Mit Wärmeleitkörper und Doppeltrichter schichtet dieser Speicher warmes Wasser oben ein und führt kaltes nach unten. Man bezeichnet diesen deshalb auch als Schichtspeicher oder Schichtenspeicher. Als weiteren wesentlichen Vorteil verhindern wir mit dieser Technik die Bildung bzw. Vermehrung von Bakterien ( Legionellen ) im warmen Wasser und vermeiden dadurch ein gesundheitliches Risiko für Sie.

Die Umsetzung neuer Ideen erfordert eine gute fachliche Qualifikation und sorgfältige Ausführungen!
Bitte denken Sie stets daran!

Mailkontakt: : Dipl.-Ing. W.Hesse

Ing.-Büro: Dipl.-Ing. Winfried Hesse Thumseestr. 8 c, 83435 Bad Reichenhall

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