Solarspeicher
Solarspeicher auf der Dachfläche
Thermische Solaranlagen werden zum großen Teil zur Warmwasserbereitung in Ein-, Zwei- oder auch Mehrfamilienhäusern eingesetzt. In Gebäuden mit verbessertem Wärmeschutzstandard kann über die Nutzung der Solarenergie zur Warmwasser- bereitung und Heizungsunterstützung ebenfalls ein Anteil des Heizwärmebedarfs durch Solarenergie gedeckt werden. In einem Niedrigenergiehaus kann dieser Beitrag je nach Kollektorfläche etwa 20 bis knapp 30% betragen. Aufgrund der Verschiebung von Energieangebot und Wärmebedarf im Gebäude stellt der Speicher das Bindeglied zwischen konventioneller Wärmeversorgungsanlage und der Nutzung der Solarenergie dar.
Solarer Deckungsanteil einer 10 m² großen Solaranlage für ein Gebäude mit ca. 120 m² Nutzfläche bei unterschiedlichem Wärmedämmstandard
Die klassische Bauform von Solarspeichern zur Warmwasserbereitung ist die eines Bivalent-Speichers mit zwei integrierten Wärmeübertragern aus Rohrwendeln.
Solarspeicher mit zwei Wärmetauschern (Quelle: Wagner & Co)
Solaranlagen mit einem zentralen Wärmespeicher können je nach Bauart des Speichers sowie Art und Anordnung der Wärmeübertrager grundsätzlich unterschiedlich aufgebaut sein.
„Zwei-Speicher-Anlagen“ stellen im Vergleich zu Anlagen mit einem zentralen Speicher komplexe Bauformen dar, die aufgrund des erhöhten Platzbedarfes für die Aufstellung sowie der höheren Investitionskosten durch Material und Installation und der zusätzlich höheren Wärmeverlusten für Ein- und Zweifamilienhäusern weniger geeignet ist. In größeren Anlagen mit Kurzzeit-Wärmespeicherung über den Zeitraum von mehreren Tagen bis zu einer Woche kann diese Anlagenform aufgrund der Reduzierung der Größe des Warmwasserspeichers jedoch sinnvoll sein.
Anordnung der Kollektorflächen auf den Dächern der Mehrfamilienhäuser in Holzgerlingen
In Nahwärmenetzen mit kurzen Leitungslängen kann es im Hinblick auf eine Einsparung von Investitionskosten sinnvoll sein, Puffer- und Warmwasserspeicher in einer Heizzentrale unterzubringen. Den zu versorgenden Wohneinheiten werden in diesem Fall sowohl das Heiz- wie auch das Warmwasser über ein Rohrnetz zugeführt.
Beurteilung von Wärmespeichern
Die wesentlichen Kriterien zur Beurteilung der energetischen Effizienz von Wärmespeichern lassen sich wie folgt zusammenfassen:
- Die Wärmeverluste sollen gering sein.
- Die sich ausbildende Schichtung sollte so ausgeprägt sein, dass der Speicher die Wärme möglichst auf demselben Temperaturniveau liefert, mit der sie eingespeist wurde.
- Das Speichervolumen sollte möglichst vollständig genutzt werden, d. h. die tatsächliche Speicherkapazität sollte mit der theoretisch verfügbaren weitgehend übereinstimmen.
Wie sich die Eigenschaften eines Wärmespeichers auf die energetische Effizienz des Systems auswirkt, hängt nicht nur vom Speicher selbst ab, sondern entscheidend auch von Art und Aufbau des jeweiligen Wärmeversorgungssystems, der Speichereinbindung sowie der Betriebsführung ab. Das System kann somit nur als Ganzes bewertet werden. Ein direkter Vergleich verschiedener Wärmespeicher ist bei Integration der unterschiedlichen Speicher in ein genau definiertes Wärmeversorgungssystem möglich.
Der Speicher als „Wärmemanagementzentrale"
Beim Einsatz regenerativer Energieträger ist der Wärmespeicher ein zentraler Baustein der Systemtechnik. Er speichert die Umweltwärme wenn sie verfügbar ist und gibt sie ab, wenn sie benötigt wird. Aber auch bei ausschließlichem Einsatz konventioneller Technik in Heizanlagen haben Wärmespeicher positive Einflüsse auf die Systemeffizienz. Die gespeicherte Heizwärme ermöglicht eine Leistungsreduzierung des Wärmeerzeugers und damit dessen Auslegung auf einen reduzierten Heizleistungsbedarf bei Beibehaltung des Warmwasserkomforts. Die Verlängerung der Brennerlaufzeiten führt insgesamt zu einer Verbesserung der Brennstoffausnutzung und Verringerung von Emissionen. Dem Speicher kommt in zukünftigen Wärmeversorgungssystemen als „Wärmemanagement-Zentrale“ damit als Schnittstelle zwischen Wärmeerzeugung und Wärmeversorgung über die Möglichkeit der kombinierten Einbindung verschiedener Wärmeträger eine erhöhte Bedeutung zu.
Insbesondere bei der Entwicklung von Heizsystemen für Niedrigstenergie-Gebäude bzw. Passivhäuser mit einem Jahres-Heizwärmebedarf von nur noch rd. 30 bzw. 15 kWh/(m⊃2;a) sind effiziente Wärmespeicher die Zentralbausteine der Wärmeversorgungssysteme. Die Wärmespeicher können über Solarwärme, über die aus der Lüftungsanlage gewonnene Abwärme wie auch über Wärmepumpen oder Heizkessel geringer Wärmeleistung gespeist werden. Über den Einsatz von entsprechend ausgelegten Solaranlagen kann in diesen Gebäuden etwa 50% des Wärmebedarfs gedeckt und durch die Nutzung der Speicherkapazität die erforderliche Heizleistung der Wärmeerzeuger zur Nachheizung reduziert werden. Quelle Text und Fotos: BINE Informationsdienst
Wärme speichern für lange Zeit …lesen Sie weiter im nächsten Kapitel.
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