Schichtenspeicher: Mehr Effizienz für die moderne Heizung

Der Boom von regenerativer Wärmegewinnung macht Speicher für Privathaushalte immer beliebter. Denn eine Heizung arbeitet besonders effizient, wenn die Temperaturschichtung im Wärmespeicher optimal auf den Bedarf ausgerichtet ist. Ein guter Schichtenspeicher enthält ausgeklügelte Speicherkonzepte und leistungsstarke Schichteinrichtungen. In diesem Artikel erfahren Sie, wie ein Schichtenspeicher funktioniert und wie er sich sinnvoll einbinden lässt.

Inhaltsverzeichnis

  1. Das einfache physikalische Prinzip des Schichtenspeichers
  2. Die Funktion des Schichtenspeichers im Überblick
  3. Unterschiedliche Schichtkonzepte
  4. Schichtenspeicher richtig dimensionieren
Schichtenspeicher: WOLF-Speicher BSP mit System

Das einfache physikalische Prinzip des Schichtenspeichers

Ein Schichtenspeicher kann die natürliche Temperaturschichtung, die sich in einem Wassertank ausbildet, besonders gut unterstützen. Da warmes Wasser leichter ist als kaltes, steigt es in einem Wasserbehälter nach oben. Das kühle Wasser sammelt sich im unteren Bereich an. Dieses physikalische Prinzip macht sich der Schichtenspeicher zu Nutze. Er verbessert die Effizienz der Heizung und spart Heizkosten ein.

Die Funktion des Schichtenspeichers im Überblick

Im Prinzip kann jeder Speichertyp ein Schichtenspeicher sein. Das gilt für einen Pufferspeicher, der Heizungswasser sammelt oder für einen Warmwasserspeicher, welcher das Warmwasser zwischenlagert. Besonders sinnvoll ist ein Schichtenspeicher in Form eines Kombispeichers, der Wärme für die Heizung und die Warmwasserbereitung aufbewahrt. Dafür kommen unterschiedliche Bauarten wie der Tank-in-Tank-Kombispeicher (= Pufferspeicher mit Trinkwassereinheit), der Pufferspeicher mit Frischwasserstation oder der Hygienespeicher als Schichtenspeicher infrage. Darüber hinaus gibt es Schichtenspeicher mit Heizstab (auch Heizpatrone genannt), die überschüssigen Photovoltaikstrom zum Heizen nutzen. Die Einheit wandelt Strom 1:1 in Wärme um.

Mit einem Schichtenspeicher ist eine sinnvolle Temperaturspreizung besonders gut zu erreichen. Denn er speichert genau die Temperatur, die die Heizung benötigt. Das minimiert die Wärmeverluste und sorgt dafür, dass der Wärmeerzeuger optimal arbeitet. Überschüssige Wärme kann der Schichtenspeicher zwischenlagern. Deshalb muss beispielweise die Wärmepumpe nicht sofort anspringen, was den Energiebedarf senkt.

Die optimalen Temperaturen im Schichtenspeicher finden

Ganz oben bewahrt der Kombi-Schichtenspeicher heißes Wasser für Dusche und Bad auf. In der Mitte befindet sich moderat warmes Wasser für die Heizung. Ist eine Solarthermieanlage in das Heizsystem integriert, sollte der untere Bereich des Speichers kühl sein. So bleibt Speicherkapazität frei, wenn die Sonne zum Vorschein kommt.

Auf welchen Temperaturniveaus sich die unterschiedlichen Bereiche befinden, hängt von der Heizung ab. Für eine Wärmepumpe ist es optimal, wenn der obere Bereich des Schichtenspeichers 50 bis 55°C warm ist. In dem mittleren reichen 30 bis 40°C für die Fußbodenheizung. Sind in Haus Radiatoren verbaut, sollte der mittlere Bereich wärmer sein.

Mit Solarthermie von einem Schichtenspeicher profitieren

Bei einem Solar-Schichtenspeicher reguliert die Solarthermieanlage das Temperaturniveau im Speicher mit der Wärme der Sonne. Der obere Bereich kann im Sommer 80 bis 90°C heiß sein. Damit speichert er besonders viel umweltfreundliche Solarwärme für die folgenden Tage. Gerade bei einer Solaranlage macht sich der Speicher positiv bemerkbar. Denn bei einem einfachen Solar-Kombispeicher erfolgt die Beladung mit Solarwärme ganz unten. Wenn an sonnigen Tagen die Solarthermie-Anlage überhitzt, mischt sich das Wasser im Speicher beim Beladen durch und die Temperaturschichtung geht verloren.

Bei einem Solar-Schichtenspeicher hingegen speist die Solarthermie die Wärme immer genau in der richtigen Speicherhöhe ein. An bewölkten Tagen, gelangt sie in den etwas kühleren, mittleren Bereich. An sonnigen Sommertagen reicht die Energie der Sonne für die Schicht ganz oben. Die direkte Beladung des oberen Speicherbereichs hat einen weiteren Vorteil. Wenn nach mehreren wolkigen Tagen der Solarspeicher ausgekühlt ist, gelangt die Solarwärme direkt in die Schicht, die sich für Warmwasser in Dusche und Küche anzapfen lässt.

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Unterschiedliche Schichtkonzepte

Wie erreicht man, dass sich eine gute Temperaturschichtung in einem Speicher aufbaut? Dafür gibt es viele verschiedene Möglichkeiten. Denn sowohl bei der Beladung als auch bei der Entnahme der Wärme können Schichteinrichtungen zum Einsatz kommen.

Schichtenspeicher mit Ventiltechnik

Am einfachsten ist es, die Anschlüsse in verschiedenen Höhen am Speicher anzubringen. Bei der Beladung mit einem Wärmeerzeuger schaltet die Regelung über Ventile den optimalen Anschluss frei. In der Regel reichen schon zwei Anschlüsse aus, um den oberen Bereich vom mittleren zu trennen und so eine gute Schichtung zu erreichen. Im Inneren können zusätzlich Elemente wie Prall- oder Schichtbleche, dafür sorgen, dass sich das Wasser aus den unterschiedlichen Speicherbereichen nicht vermischt. Bei einer Wärmepumpenheizung stellt dies eine gute Lösung dar.

Für die Wärmeerzeugung mit einer Solarthermie-Heizung besteht die Möglichkeit, zwei Solarwärmetauscher in unterschiedlichen Höhen des Speichers einzubauen. So lässt sich die Solarbeladung schichten. Auch in diesem Fall steuert die Heizungsregelung den jeweils besser geeigneten Wärmetauscher über Ventile an. Mit einer solchen Schichtstrategie ist zum Beispiel der WOLF Schichtenpufferspeicher BSP mit Frischwasserstation ausgestattet.

Thermohydraulischer Schichtenspeicher

Feiner gelingt die Temperatureinschichtung in einem thermohydraulischen Speicher. Dieser enthält eine Solar-Ladelanze, die sich von unten bis oben durch den Schichtenspeicher zieht. In ihr ist außerdem der Solarwärmetauscher untergebracht. Die Solarwärme von den Solarkollektoren auf dem Hausdach geht über den Solarwärmetauscher auf die Ladelanze über. In der Folge erwärmt sich das Wasser im unteren Bereich der Lanze. Es steigt bis zu der Schicht auf, in der das Wasser im Speicher dieselbe Temperatur hat. Dann stoppt der Aufstieg und die Wärme strömt in der exakt richtigen Höhe in den Speicher hinein.

Eine thermohydraulische Schichteinrichtung kommt ohne Ventile und andere bewegte Teile im Inneren des Schichtenspeichers aus. Das ist wichtig, weil eine Reparatur im Inneren hohen Aufwand mit entsprechenden Kosten verursacht.

Auch die Entnahme von Wärme kann über eine thermohydraulische Einrichtung erfolgen. Eine weitere Möglichkeit, die Temperaturschichtung bei der Entladung zu optimieren, bietet ein Schichtenspeicher mit Frischwasserstation. Denn die Frischwasserstation entnimmt heißes Wasser aus dem oberen Bereich und speist es abgekühlt unten wieder ein.

Warmwasserspeicher Heizung: Schichtenspeicher Grafik
Für eine Kombination aus Heizung und Solarthermieanlage lohnt sich ein Schichtenspeicher. Damit kann eine effiziente Warmwasserversorgung gewährleistet werden.

Schichtenspeicher richtig dimensionieren

Schichtenspeicher für die Heizung können bis zu 1.000 Liter fassen. Welche Speichergröße geeignet ist, hängt von der Heizung ab. Bei einer Luft/Wasser-Wärmepumpe lautet die Faustformel 20 bis 30 Liter Speicherwasser pro Kilowatt Leistung. So kann bei einer 10 kW-Wärmepumpe ein Schichtenspeicher mit 200 Liter bereits ausreichen.

Bei einer Heizungsanlage in Verbindung mit Solarthermie richtet sich die Speichergröße nach der Leistung der Solaranlage. Pro Quadratmeter Kollektorfläche sollten mindestens 60 Liter Speichervolumen vorhanden sein. Installiert der Heizungsbauer Solarkollektoren mit 10 Quadratmeter Fläche, sollten es folglich mindestens 600 Liter Speichervolumen sein. Bei 16 Quadratmeter Kollektorfläche kommt ein Schichtenspeicher mit mindestens 1.000 Liter Inhalt zum Einsatz.

Die Kosten des Schichtenspeichers

Wenn Sie sich für einen Schichtenspeicher für Ihre Heizung entscheiden, müssen sie mit Kosten zwischen 4.000 und 5.000 Euro rechnen. Darin sind neben dem Preis für den Speicher weitere Ausgaben für Rohre und Anschlussmaterial enthalten. Hinzu kommen die Installationskosten. Wie hoch diese ausfallen, hängt stark vom Einzelfall ab. Wie gut ist der Aufstellungsort zugänglich? Liegen die Wasserleitung bereits oder muss der Installateur diese nachrüsten? Muss der Heizungsbauer einen Altspeicher bei der Sanierung entsorgen? Je nach Situation können sich die Installationskosten auf 25 bis 50% des Speicherpreises belaufen.

Heizungsbauer finden

Kommt ein Schichtenspeicher für Ihre Heizung infrage? Lassen Sie sich von einem Fachbetrieb in Ihrer Nähe beraten.

Feinabstimmung der Heizung macht den Unterschied

Bei regenerativen Wärmeerzeugern, wie zum Beispiel der Wärmepumpe oder der Hybridheizung mit Solarthermie, verbessert ein Schichtenspeichers die Effizienz. Denn beide Wärmeerzeugungsarten arbeiten umso besser, je weniger sie das Wasser aufheizen müssen. Ein Nachteil des Schichtenspeichers sind allerdings die etwas höher ausfallenden Kosten. Wichtig ist, dass der Speicher gut auf den jeweiligen Wärmeerzeuger abgestimmt ist. Denn auch der beste Schichtenspeicher funktioniert nicht richtig, wenn er nicht auf die Volumenströme einer Wärmepumpe abgestimmt ist.

Jens-Peter Meyer,
Dr. rer. nat.

Über den Autor

Dr. Jens-Peter Meyer schreibt freiberuflich seit dem Jahr 2000 über Heizungsthemen. Sein journalistischer Schwerpunkt liegt auf erneuerbaren Energien in der Wärmetechnik – speziell in Solarwärmesysteme, Wärmepumpen und Holzheizungen.

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