Speicher

Speicherkonzepte

Hohe solare Deckungsgrade können durch den Einsatz von großen thermischen Speichern erreicht werden, die den Ertrag aus einstrahlungsreichen Zeiten in sonnenärmere Perioden verschieben können. Auf dem Markt sind verschiedene Konzepte wie z. B. Pufferspeicher mit Wasser, Erdspeicher und Bauteilaktivierung vertreten. Der Nachteil von saisonalen Speichern besteht darin, dass ein großer Teil ihrer Kapazität nur einmal im Jahr be- und wieder entladen wird. Daraus ergibt sich eine schlechtere Wirtschaftlichkeit. Ökonomisch günstiger sind Systeme, die im Tagesrhythmus be- und entladen werden bzw. eine Speicherkapazität für einige Tage aufweisen, wodurch eine Vielzahl von Ladezyklen in die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung eingeht. Bei Sonnenhausplaner_innen geht derzeit die Entwicklung hin zu Speichergrößen von 1.200 bis 1.500 Litern in Kombination mit Bauteilaktivierung. Damit wird in der Bilanz eine hohe solarthermische Deckung mit besserer Wirtschaftlichkeit verbunden.

Pufferspeicher

Unter „Pufferspeicher“ wird üblicherweise ein großer Metalltank gefüllt mit Heizungswasser verstanden. Heizungswasser – aufbereitetes Wasser – ist entkalktes und gefiltertes Wasser, das weitgehend frei von korrosiven Inhaltsstoffen ist. Wasser hat eine sehr hohe Wärmespeicherfähigkeit (Wärmekapazität), ist ungiftig und daher gut in Wohngebäuden einsetzbar.

Die Pufferspeicher-Dimensionierung wird bei Sonnenhäusern mit 100 bis 200 Liter pro m² Kollektorfläche empfohlen.

Heizungsanlagen werden üblicherweise mit einem Druck von 1 bis 2 bar beaufschlagt, wodurch im Temperaturbereich von ca. 10 bis 95 °C das Volumen des Heizungswassers nahezu konstant bleibt. Die Volumenschwankungen werden von entsprechend dimensionierten Ausdehnungsgefäßen abgefangen.

Pufferspeicher sind üblicherweise hoch und schlank mit einem empfohlenen Höhen-Durchmesser-Verhältnis von 4:1 bis 2:1. Dies führt zu einer ausgeprägten Temperaturschichtung und einem noch relativ günstigen Oberflächen-Volumen-Verhältnis.

Es wird eine Speicherdämmung von mindestens 200 mm empfohlen, da weniger Wärmeverluste eine höhere Speicherdauer ermöglichen. Die Anforderungen an Speicherdämmung sind:

• Unbrennbarkeit
• möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit (λ ≤ 0,04 W/mK)
• kein Luftspalt zwischen Dämmung und Speicherwand
• Temperaturbeständigkeit mindestens bis zur maximalen Auslegungstemperatur des Pufferspeichers

Wenn möglich, sollten alle Rohrdurchführungen durch die Speicherdämmung im kalten – also im unteren – Bereich des Speichers verlaufen. Ist das nicht möglich, sind die Speicheranschlüsse mit Thermosiphonen zu versehen.

Unbedingt zu vermeiden sind mehrere kleine statt einem großen Speicher. Ist es nicht möglich, den großen Speicher als Ganzes ins Gebäude einzubringen, können auch Platzschweißungen durchgeführt werden. In diesem Fall wird der Speicher in Einzelteilen geliefert und vor Ort zusammengeschweißt.

Bisher war nur die Rede von Stahlspeichern. Es gibt allerdings auch Kunststoffspeicher auf dem Markt. Diese zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

• wenig Eigengewicht
• lange Haltbarkeit durch keinerlei Korrosion
• keine Störung der Schichtung im Speicher durch die Wärmeleitung der Außenwand
• flexible Formgestaltung

Ein wesentlicher Nachteil ist die geringere Temperatur- und Druckbeständigkeit. Kunststoffspeicher sind daher gut für drucklose Solarsysteme (z. B. Drain-Back-Systeme) geeignet.