Pufferspeicher-Technik, Auslegung und Kosten

• Was ist ein Pufferspeicher? Ein Pufferspeicher ist ein großer, isolierter Behälter, der mit Wasser gefüllt ist. In ihm wird Heizenergie (z. B. von Kessel, Wärmepumpe oder Solarthermie) gespeichert, indem das Wasser erhitzt wird. So kann diese Wärme zu einem späteren Zeitpunkt an das Heizsystem abgeben werden. Er wird eingesetzt, um die Wärmeerzeugung vom Wärmeverbrauch zeitlich zu entkoppeln.
• Wann ist ein Pufferspeicher sinnvoll? Der Pufferspeicher wird zwischen Wärmeerzeuger und Heizkreise eingebunden, um eine schwankende Wärmeerzeugung z. B. einer Solarthermie-Anlage zu verstetigen, mehrere Erzeuger (z. B. Solar, Kaminofen + Kessel) zu kombinieren oder die Effizienz von taktenden Wärmepumpen zu verbessern. In einfachen Systemen mit konstantem Betrieb muss nicht unbedingt ein Puffer installiert werden.
• Wie groß sollte ein Pufferspeicher sein? Die Größe ist abhängig von der Menge an Wärmeenergie, die vorgehalten werden muss, vom Wärmeerzeuger, von der zu überbrückenden Zeitspanne und der Verbrauchsmenge. Auch das Gebäude selbst und das gewählte Heizsystem spielen eine Rolle. Überschlägig kann man mit etwa 35 bis 75 Liter pro kW Leistung rechnen. Bei Solar-Kollektoren kann man grob mit 50 bis 70 Liter je Quadratmeter Kollektorfläche rechnen.
• Was für Pufferspeicher gibt es? Es gibt verschiedene Pufferspeicher, die sich nach Funktion und Bauart unterscheiden, darunter der normale Pufferspeicher, der Schichtladespeicher, der Kombispeicher (für Heiz- und Brauchwasser), der multivalente Speicher (für mehrere Wärmequellen) und der integrierte Speicher (in der Wärmepumpe verbaut). Auch Hybrid-Speicher, die z.B. Wärmepumpe und Photovoltaik kombinieren, und Solarspeicher sind gängige Varianten.
• Was kosten Pufferspeicher? Die Kosten variieren stark je nach Volumen, Ausstattung und Dämmung. Beispielsweise sind bereits einfache Speicher ab einigen hundert Euro erhältlich; größere und komplexere Ausführungen kosten deutlich mehr. Geräte mit einem Fassungsvermögen von 500 bis 1.000 Litern gibt es je nach Ausstattung für 1.500 bis 3.500 Euro. Zusatzfunktionen wie z.B. Frischwasserstationen sind teurer.

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.

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.

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:

V_Pu = 15 x Q_K x T_B x (1 - 0,3 x Q_H / Q_Kmin)

V_Pu steht für das Pufferspeichervolumen, Q_K für die Kessel-Nennleistung, T_B für die Nenn-Abbrandperiode, Q_H für die Heizlast des Gebäudes und Q_Kmin 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.

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.

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.

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.

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.

• 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.