Schichtladespeicher: Funktion, Aufbau und Varianten

Was beim Strom die Batterie ist, das ist bei der Wärme der Speicher: Lagerplatz für aktuell nicht benötigte Energie. Im Speicher wird die Wärmeenergie zwischengelagert, man sagt auch „gepuffert“, bis sie zu einem späteren Zeitpunkt abgerufen wird. Je länger ein Speicher die Wärme „puffern“ kann, desto besser. Es gibt verschiedene bautechnische und technologische Maßnahmen, um das Speichervermögen eines Speichers zu verbessern: angefangen von einer Dämmung des Geräts bis zur komplexen Strategie wie etwa das Schichtladesystem eines ist. Wir erklären Ihnen in diesem Artikel, wie ein Schichtladespeicher aufgebaut ist und wie er funktioniert. Sie erfahren dabei auch, in welchen Anwendungen der Schichtladespeicher seine Fähigkeiten besonders vorteilhaft einsetzt.

Ein Schichtladespeicher beziehungsweise Schichtenspeicher ist ein Warmwasserspeicher, dessen natürliche Temperaturschichtung – teilweise konstruktiv unterstützt – besonders ausgenutzt wird.

Wird ein Warmwasserspeicher, den man wegen der eingangs erwähnten Fähigkeit, „zu puffern“, auch Pufferspeicher nennt, von oben mit warmem Wasser beschickt, das von einem Heizkessel, einer Wärmepumpe oder einer Solarthermie-Anlage erwärmt wurde, ergibt sich bestenfalls eine natürliche Schichtung desselben im Vorratsbehälter.

Dieser Temperaturschicht liegt zugrunde, dass warmes Wasser eine geringere Dichte hat als kaltes und sich deshalb immer über diesem schichtet. Idealerweise ist die temperaturbedingte Schichtung stabil, das heißt, es findet keine Durchmischung des unterschiedlich temperierten Wassers infolge einer Konvektion statt.

Die stattfindende Wärmeleitung von oben nach unten ist dabei relativ vernachlässigbar, da die Wärmeleitfähigkeit des Elements Wasser sehr gering ist. Das Schichtladeprinzip kann man für Schichtladespeicher anwenden, die für warmes Brauchwasser und / oder Heizwasser sorgen sollen.

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Um dem Funktionsprinzip der Schichtladung und -speicherung Rechnung zu tragen, baut man einen Schichtladespeicher auch unter dafür strategisch vorteilhaften Gesichtspunkten. Dazu gehören:

Von Vorteil für das Schichten der unterschiedlich temperierten Wassermengen ist eine hohe, schlanke Form. Allerdings bedeutet sie im Vergleich zu einer kompakteren Bauweise auch eine größere Fläche, über die Wärme verloren gehen kann. Hier kommt es auf die passende Dämmung des Schichtladespeichers an, wobei man darauf achten sollte, dass neben der Schichtladespeicherwand insbesondere Boden- und Deckelfläche sowie Anschlüsse dicht gedämmt sind.

Von Vorteil ist eine Beladung, die buchstäblich keinen großen Wirbel, sprich: Wasserwirbel macht. Denn dabei würde sich das zuzuladende warme Wasser mit den kühleren Schichten im Schichtladespeicher vermischen – und das ist aus energetischer Sicht unerwünscht.

Der Zulauf sollte deshalb so gelegt werden, dass das einströmende Wasser nicht erst nach unten gedrückt wird, sondern sich gleich oben aufschichtet. Dazu lässt man das heiße Wasser möglichst waagerecht einlaufen.

Manche Hersteller von Schichtladespeichern setzen auch sogenannte Prallbleche (Leitbleche) ein, um das heiße Wasser sanft auf das kühlere zu schichten. Dafür ist auch eine geringe Fließgeschwindigkeit, sowohl des zuströmenden Wassers als auch dessen, das abgenommen wird, hilfreich.

Von Vorteil ist nach der optimalen Be- selbstverständlich auch eine optimale Entladung des Schichtladespeichers. Hier kommt es ebenfalls auf eine verwirbelungsarme Wasserentnahme an, so dass die Entladung wie die Beladung schichtweise erfolgt.

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Im Idealfall käme warmes Wasser immer genau in die Schicht des im Schichtladespeicher bereits vorrätig gehaltenen Warmwassers, die der Temperatur des Zulaufs am nächsten liegt. Zu solcher Leistung sind sogenannte thermohydraulische Schichtspeicher heute schon fähig.

Sie gelingt, weil diese Schichtladespeicher ein integriertes, vertikal eingebautes Rohr aus Kunststoff haben, das mehrere Wasserauslässe besitzt. Über dieses Rohr steigt wärmeres Wasser auf und schichtet sich über die oberen Öffnungen im Speicher oben auf, während kühleres Wasser weiter unten bleibt und dort Schichten bildet.

Diese Warmwasserzufuhr auf der jeweils passenden Temperaturhöhe ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Solarthermie-Anlage mit ihren Kollektoren Warmwasser mit variablen Temperaturen liefert. Grundsätzlich macht der beschriebene innere Aufbau des Schichtladespeichers auch Schluss mit Verlusten, wie sie mehrfache Rohranschlüsse außen am Gerät verursachen.

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