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Pufferspeicher-Technik, Auslegung und Kosten

Was ist ein Pufferspeicher? Wie ist er aufgebaut und welche bautechnischen Varianten gibt es? Wie funktioniert ein Pufferspeicher und wann ist sein Einsatz sinnvoll, wann nicht? Was kostet ein Pufferspeicher und worauf muss man beim Kauf achten?

Ein Pufferspeicher ist ganz einfach ausgedrückt ein Wärmespeicher. Als Komponente einer Heizungsanlage speichert er produzierte Wärme zwischen, so dass sie zu einem späteren Zeitpunkt verbraucht werden kann. Insofern ist der Pufferspeicher ein Zwischenspeicher für die Wärme, die zur Bereitstellung von Warmwasser und Heizwasser benötigt wird. Wir stellen Ihnen in diesem Artikel den Aufbau und die Funktionsweise eines Pufferspeichers vor und gehen dabei auch auf bautechnische Varianten ein. Sie erfahren zudem, welche Vor- und Nachteile ein Pufferspeicher mit sich bringt, wann sein Einsatz Sinn macht und welche Preise Pufferspeicher haben. Nicht zuletzt geben wir Ihnen ein paar nützliche Einkaufstipps für Pufferspeicher mit auf den Weg.

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Wärme zwischenlagern („puffern“) und zeitversetzt abgeben

Austria Email Pufferspeicher Eco Skin 2.0 mit Vlies-Isolierung (Foto: Austria Email)
Austria Email Pufferspeicher Eco Skin 2.0 mit Vlies-Isolierung (Foto: Austria Email)

Ein Pufferspeicher oder Heizungspufferspeicher, gerne auch nur „Puffer“ genannt, ist ein mit Wasser befüllter Wärmespeicher, meist aus Stahl, der Komponente einer Heizungsanlage ist. Dank seiner Hilfe kann Wärme einerseits erzeugt und andererseits unabhängig davon auch verbraucht werden. Das wirkt sich aufgrund der für den Betrieb der Heizungsanlage besseren Taktung positiv auf deren Lebensdauer und auch auf deren Wirkungsgrad aus.

Pufferspeicher kommen in verschiedensten Heizungsanlagen zum Einsatz: in Zentralheizungen, die mit Festbrennstoffen heizen, ebenso wie in Anlagen, die ihre Wärme aus erneuerbaren Energiequellen - solar oder mittels einer Wärmepumpe - erzeugen. Je nach dem Puffervolumen und den Ein- und Ausgangstemperaturen können sie die Wärme über mehrere Tage (Mehrtagesspeicher) bis zu einigen Wochen (Saisonspeicher) zwischenspeichern.

Heizungsanlagen, die auch über eine integrierte Solaranlage Sonnenwärme ernten, haben ihren höchsten Solarwärmeertrag meist um die Mittagszeit, wenn die Sonne am stärksten auf die Kollektoren auf dem Dach strahlt. Nicht immer fällt der Erntehöhepunkt von Wärmeenergie mit dem höchsten Verbrauch derselben im Haushalt unter dem Dach zusammen. Wer dann einen Pufferspeicher im Heizungskreislauf hat, kann darin die mittags überschüssige Wärme speichern und sie abends und am folgenden Morgen nutzen: zum Heizen, Kochen, Waschen, Duschen und Baden.

Funktionsweise und Hydraulik eines Pufferspeichers

Die Schmid Box mit der aufgesetzten Pumpengruppe sammelt Wärme aus verschiedenen Quellen und stellt sie bedarfsgerecht zur Verfügung. (Foto: Schmid Feuerungstechnik, Bissendorf)
Die Schmid Box mit der aufgesetzten Pumpengruppe sammelt Wärme aus verschiedenen Quellen und stellt sie bedarfsgerecht zur Verfügung. (Foto: Schmid Feuerungstechnik, Bissendorf)

Funktionsprinzip

Der Pufferspeicher wird im Heizungskreislauf zwischen dem Wärmeerzeuger (Ölheizung, Gasheizung, Pelletsheizung, Solaranlage, Wärmepumpe) und den Wärmeverbrauchern (Heizkörper, Fußbodenheizung, Zapfstellen wie Wasserhähne, Dusche, Wanne, Waschmaschine, Spülmaschine) platziert. Geregelt wird er über frei programmierbare Universalregler.

In Anbetracht dessen, dass die meisten zentral betriebenen Heizungsanlagen mit Heizwasser als Wärmeträgermedium arbeiten, ist ein Pufferspeicher mit Wasser gefüllt. Da es sich dabei um sauerstoffarmes Heizungswasser handelt und nicht um sauerstoffreiches Frischwasser (Trinkwasser) ist kein Rostschutz nötig. Der Pufferspeicher ist also ein großer Behälter beziehungsweise Tank, der vom Heizungswasser durchströmt wird. Das heiße Vorlaufwasser fließt oben ein, das kühlere Rücklaufwasser unten.

Hydraulik

Ein einfacher Pufferspeicher erhält aus dem Rücklauf das erkaltete Wasser von den Verbrauchern und beschickt diese mit dem gespeicherten Warmwasser von den Wärmeerzeugern, wenn die Wärme gebraucht wird. Da das über zwei Kreisläufe quasi parallel geschieht, kann der Pufferspeicher Wärme von den Wärmeerzeugern aufnehmen, ohne dass zugleich Wärme von den Verbrauchern abgenommen werden muss.

Das heißt auch, dass die Verbraucher Wärme abnehmen können, wenn kein Wärmeerzeuger in Betrieb ist. Auf diese Weise ergibt sich eine thermische Schichtung im Pufferspeicher, da die Dichte von Wasser bezogen auf ein Volumen temperaturabhängig ist.

Heißes Wasser ist quasi leichter als kaltes und steht oben. Demzufolge wird der Rücklauf im unteren Bereich des Pufferspeichers eingespeist und im oberen Bereich das warme Wasser wieder entnommen. Der/ die Heizwärmeerzeuger speisen dann je nach Heizwärmetemperatur im oberen Bereich in den Pufferspeicher ein.

Varianten von Pufferspeichern im Überblick

Schichtladespeicher

Systemspeicher mit innenliegendem Edelstahlwellrohr für die Brauchwassererwärmung und Solarregister (links) und mit aufbaubarem Frischwassermodul und innenliegenden Solarregistern (rechts). (Fotos: ÖkoFEN, Mickhausen)
Systemspeicher mit innenliegendem Edelstahlwellrohr für die Brauchwassererwärmung und Solarregister (links) und mit aufbaubarem Frischwassermodul und innenliegenden Solarregistern (rechts). (Fotos: ÖkoFEN, Mickhausen)

Spezielle Pufferspeicher mit ausgeklügeltem Schichtsystem, sogenannte Schichtladespeicher, machen sich das zunutze: Während normale Pufferspeicher kaltes Rücklaufwasser und heißes Vorlaufwasser recht gleichmäßig durchmischen, so dass man ihnen nur heißes Wasser entnehmen kann, wenn sie voll sind, hält ein Schichtladespeicher ein Temperaturschichtsystem aufrecht, so dass von ihm oben stets heißes Wasser entnommen werden kann, auch wenn er nicht komplett gefüllt ist.

Hygienespeicher

Neben Pufferspeichern für das Heizungswasser gibt es auch extra Speicher für das warme Trinkwasser. Eine Kombination beider Systeme stellen Hygienespeicher dar. Dabei wird der Pufferspeicher mit einer Frischwasserstation kombiniert, die vom Heizungswasser des Pufferspeichers durchflossen wird und so die Heizungswärme an das Brauchwasser abgibt. Damit ist es möglich, an den Zapfstellen stets frisch erwärmtes Wasser abzunehmen, während herkömmliche Warmwasserspeicher warmes Wasser über eine längere Zeit speichern.

Solarspeicher

Ist der Pufferspeicher mit einer Solarthermie-Anlage verbunden, die nicht mit Wasser als Wärmeträger arbeitet, sondern mit einem Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch, dann ist der Pufferspeicher etwas anders aufgebaut: Um ein Vermischen der Solarflüssigkeit mit dem Heiz- und Trinkwasser zu verhindern, wird diese in einer speziellen „Rohrschlange“ geführt, die im Puffer eingebaut ist.

Kombispeicher

Als Kombispeicher bezeichnet man kombinierte Puffer- und Warmwasserspeicher. Diese speichern in einem Tank warmes Brauch- und Heizungswasser, um dieses bei Bedarf abzugeben. Da sich Trink- und Heizungswasser nicht mischen dürfen, hat der Tank zwei getrennte Kreisläufe. Der Vorteil ist vor Allem die Platzersparnis gegenüber zwei getrennten Speichern.

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Tabelle 1: Übersicht der wichtigsten Pufferspeichertypen
Nutzung Speicherart Besonderheit Vorteile
Heizwärme Standard-Pufferspeicher Universell einsetzbar günstig und einfach zu montieren
Heizwärme Schichtladespeicher Höhere Effizienz durch Schichtung unterschiedlich warmen Heizwassers Optimale Einbindung von unterschiedlich warmen Heizwärmeerzeugern
Heizwärme und Warmwasser Kombispeicher Ein kleinerer Warmwasserspeicher intergiert in einem Pufferspeicher Kompakte, platzsparende Bauweise
Heizwärme und Warmwasser Frischwasserspeicher Warmwasserbereitung im Durchflussprinzip Gute Trinkwasserhygiene

Auslegung und Dimensionierung von Pufferspeichern

In der Regel werden bei Nutzung erneuerbarer Wärmequellen wie Festbrennstoffkesseln, Elektro-Wärmepumpen oder Sonnenkollektoren aber auch bei hybriden Erzeugern wie BHKW immer Zwischenspeicher nötig. Bei der Auslegung und Dimensionierung kommt es dann neben der Wahl der Art und Größe des Speichers insbesondere auf die hydraulische und regelungstechnische Einbindung an.

Hydraulikbeispiel des solarthermischen Systems Logasol SAT-FS von Buderus für eine solare Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung (Foto: Buderus)
Hydraulikbeispiel des solarthermischen Systems Logasol SAT-FS von Buderus für eine solare Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung (Foto: Buderus)

Volumenberechnung

Insbesondere zur Größenberechnung gibt es unterschiedliche Formeln wie z. B. in der DIN EN 303-5 für Festbrennstoffkessel. Als Richtwertberechnung für das mindestens benötigte Pufferspeichervolumen in Holzheizungssystemen wird hier folgende Formel genannt:

VPu = 15 x QK x TB x (1 - 0,3 x QH / QKmin)

VPu steht für das Pufferspeichervolumen, QK für die Kessel-Nennleistung, TB für die Nenn-Abbrandperiode, QH für die Heizlast des Gebäudes und QKmin für die kleinste einstellbare Kesselleistung.

Vereinfacht kann man sich auch am Wärmebedarf und Nutzerverhalten orientieren. Als sinnvolle Größenordnungen ergeben sich für durchschnittliche Anlagentypen dabei Volumen zwischen 35 und 75 l/kW. Nach den Richtlinien zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung Erneuerbarer Energien wird zurzeit allerdings ein Mindest-Pufferspeicherinhalt von 55 l/kW vorgegeben.

Anschlüsse

Die Anschlüsse am Pufferspeicher sind in der Regel recht einfach zu belegen. So sollte wegen der angestrebten Temperaturschichtung am höchst liegenden Anschluss die Entnahme für den Vorlauf erfolgen. Am tiefsten Punkt erfolgt dann der Anschluss des Rücklaufs. Die Vorlaufeinspeisung wird im oberen Anschlussbereich vorgenommen, die Rücklaufeinspeisung der Verbraucher im unteren Anschlussbereich. Werden mehrere, sehr unterschiedlich temperierte Verbraucher angeschlossen, so ist auch eine getrennte Einspeisung in verschiedenen Höhenlagen denkbar.

Regelungstechnik

Um die Speicherkapazität maximal auszunutzen, ist die möglichst genaue Erfassung der Temperaturen im Pufferspeicher von Bedeutung. Dazu werden entweder Tauchhülsen oder Fühlerklemmleisten genutzt. Häufig werden dazu drei Fühlerklemmleisten am äußeren Pufferspeicherdruckkörper oben, mittig und unten eingesetzt. Um mithilfe dieser Messungen den Pufferspeicher automatisch zu regeln, bieten Hersteller verschiedene Lösungen wie z. B. eine integrierte Differenztemperatur-Regelung zur Ansteuerung eines Umschaltventiles an.

Sicherheitseinrichtungen

Aufgrund des Ausdehnungsvolumens empfiehlt sich die Installation eines eigenen Membranausdehnungsgefäßes. Ein Sicherheitsventil ist nur nötig, wenn der Speicher absperrbar ist und z. B. über eine Solaranlage eigens beheizt werden kann. Wird Solarwärme eingespeist, ist ein Sicherheits-Temperaturwächter im Pufferspeicher zu installieren, der den Betrieb der Solarpumpe unterbrechen kann, um den Speicher nicht über seine Absicherungstemperatur hinaus zu erhitzen. Zudem ist bei hohen Speichertemperaturen an der höchsten Stelle eine Entlüftungsmöglichkeit sinnvoll.

Vor- und Nachteile eines Pufferspeichers

Aus der geschilderten Funktionsweise eines Pufferspeichers resultieren ebenso wie aus seinem Aufbau Vor- und Nachteile. Zu den Vorteilen gehören: 

  • die Trennung von Wärmeerzeugung und Wärmeverteilung, die auch zur Folge hat, dass der Wärmeerzeuger unabhängig vom Wärmebedarf des Haushalts effizient betrieben werden kann. Sein Wirkungsgrad steigt, während die Taktrate sinkt: Der Wärmeerzeuger muss nicht ständig an- und ausgeschaltet werden, was sich positiv auf seine Lebensdauer auswirkt.
  • die höhere Effizienz der Heizungsanlage, die sich mit geringerem Energieverbrauch sowie daraus resultierend geringeren Heizkosten bemerkbar macht.
  • dass sich erneuerbare Energiequellen sehr gut in die Heizungsanlage einbinden lassen.
  • dass sich mehrere Wärmeerzeuger in einer Heizungsanlage einfach miteinander kombinieren lassen.

Als nachteilig wird einem Pufferspeicher häufig angekreidet,

  • dass er viel Platz zum Aufstellen braucht, was insbesondere bei einer Nachrüstung der Heizungsanlage mit einem Pufferspeicher zum Problem werden kann, wenn nicht allzu viel Patz im Heizungskeller oder Wirtschaftraum ist.
  • Auch nachteilig ist der prinzipbedingte Wärmeverlust, den der Pufferspeicher mit sich bringt. Dazu muss man wissen, dass der Pufferspeicher trotz seiner hervorragenden Isolierung stets Wärme an die Umgebung abgibt, solange diese kälter als er ist. Diese Verluste werden auch Bereitschaftsverluste oder Stand-by-Verluste genannt. Die Frage, wie viel Energieverluste tragbar sind, bevor auf einen Pufferspeicher verzichtet werden sollte, ist umstritten. Um der Wärmeverluste Herr zu werden, gibt es die Möglichkeit, elektrisch nachzuheizen – was allerdings Strom kostet.

Experten-Tipp: Am besten stellt man einen Pufferspeicher strategisch auf, so dass die Wärme, die er verliert, dem Haushalt dennoch effizient zugutekommt: Ein warmer Heizungskeller oder Hauswirtschaftsraum entzieht dem Pufferspeicher nicht so viel Wärme wie ein kalter. Und ein warmer Keller kann auch den Fußboden des Erdgeschosses „mitheizen“.

Kosten und Tipps zum Kauf von Pufferspeichern

  • Achten Sie beim Kauf eines Pufferspeichers als Erstes auf dessen Dämmung. Zertifikate oder Angaben wie Neopor® als Qualitätsdämmstoff, Polyestervliesauflage, siphonierte Speicheranschlüsse und außergewöhnlich gute Boden- und Deckeldämmung sowie Kunststofffüße sprechen für eine hochwertige Dämmung.
  • Hygienisch von Vorteil ist es, wenn Sie einen Pufferspeicher mit integrierter Frischwasserstation kaufen. So wird das Risiko etwaiger Legionellenbildung gänzlich ausgeschlossen.
  • Ein Pufferspeicher sollte außerdem möglichst lange Wärme puffern können. Sie erkennen einen Mehrtagesspeicher daran, dass er sommers bis zu 95 Prozent der Wärme zur Warmwasserbereitung zur Verfügung zu stellen vermag.
  • Ein Pufferspeicher mit schichtweisem Entladesystem ist effizienter als einer ohne dieses, er spart also Energie und Kosten.
  • Vergessen Sie beim Kauf eines Pufferspeichers nicht, dass er in Ihr Haus passen muss. Es gibt inzwischen auch Modelle, deren voluminöse Dämmung sich für Transport und Installation abnehmen lässt.
  • Die Frage, welche Größe der Pufferspeicher haben soll (Speichervolumen), sollten Sie möglichst immer zugunsten des größeren passenden Modells entscheiden. Dazu müssen Sie wissen, dass das Volumen der Pufferspeicher im Quadrat zum Durchmesser ansteigt. Das heißt, ein größerer Pufferspeicher wird immer höher als dicker sein.

Pufferspeicher gibt es je nach Auslegung ihres Speichervolumens und ihrer Ausstattung ab 300 Euro (kleinere Modelle) aufwärts zu kaufen. Nach oben können die Preise von Pufferspeichern bis zu mehrere Tausend Euro betragen. Am besten fragen Sie einen Fachmann um Rat, wenn es um die optimale Dimensionierung und den Kauf eines neuen Pufferspeichers geht.

Tabelle 2: Preisbeispiele für unterschiedliche Pufferspeichertypen mit 800 Liter Fassungsvermögen
Pufferspeichertyp Ausstattung Preise
Schichtenspeicher mit Frischwassertauscher und Wärmetauscher 2.415 €
Solarspeicher mit Glattrohrwärmetauscher 1.649 €
Pufferspeicher ohne Wärmetauscher 970 €
Pufferspeicher mit Solar-Wärmetauscher im unteren Bereich 1.203 €
Kombispeicher mit Glattrohrwärmetauscher 2.301 €

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Weitere Informationen über Pufferspeicher

  • Frischwasserstation
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  • Brauchwasserspeicher
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  • Fernwärmespeicher

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"Pufferspeicher-Technik, Auslegung und Kosten" wurde am 12.04.2014 verfasst und am 17.06.2016 das letzte Mal aktualisiert.