Der Pufferspeicher ist das Herz in deinem Heizkreislauf. Hier wird das erhitzte Wasser gespeichert und im ganzen Haus aus Heizkörper, Solaranlagen, Wärmepumpen und Kamin- oder Pelletöfen verteilt. Daher gibt es bei seiner Dimensionierung und Aufstellung einiges zu beachten.
Der Pufferspeicher #
Als Sammel- und Verteilstelle für Heizungs- und Brauchwasser spielen Wärmespeicher eine zentrale Rolle in modernen Heizungsanlagen.
Durch unterschiedliche Wärmeerzeuger wie Solaranlagen, wasserführende Kamin-/Pelletöfen, Festbrennstoffkessel, sowie gegebenenfalls einer Wärmepumpe oder eines Elektroheizstabs wird der Speicher aufgeheizt. Parallell dazu können konventionelle Gas- oder Ölkessel Fehlzeiten und Spitzenlasten abdecken.
Aus dem Wärmespeicher erfolgt die Heizwassereinspeisung in den Heizkreislauf, des Weiteren die Brauchwassererwärmung über einen integrierten Wärmetauscher.
Aufgrund der zentralen Rolle des Wärmespeichers ist eine korrekte Auslegung zur Erzielung der besten Wirkungsgrade sehr wichtig. Vor allem in Kombination mit unterschiedlichen Wärmequellen beeinflussen Speichertyp und Speichergröße die fachgerechte Funktion der Heizungsanlage.
Da der Speicher bis auf 90°C aufgeheizt werden kann, ist brauchwasserseitig ein Mischer als Verbrühschutz vorzusehen. Wird regelmäßig ein sehr hoher Temperaturbereich (über 60°C) gefahren, ist je nach Trinkwasserqualität mit Kalkablagerungen im Brauchwasserwärmetauscher zu rechnen.
Außerhalb der Heizperiode muss der Brauchwasserbedarf durch andere Energieträger gedeckt werden:
- beispielsweise ein parallel geschalteter, elektrischer Durchlauferhitzer, der bei Wassertemperaturen unter 38°C in Betrieb geht
- oder ein in Reihe geschalteter, für hohe Eingangstemperaturen geeigneter Durchlauferhitzer, der auf die gewünschte Brauchwassertemperatur nachheizt
- Solarwärmeanlage
- Wärmepumpe
- Elektroheizstab
- Öl- oder Gasheizung
Unbedingt empfohlen wird der Einbau einer Thermosiphonschleife.
Hierbei wird das Rohr für den Vorlauf direkt am Speicher zunächst ein Stück nach unten geführt, um danach als „U“ wieder nach oben zu verlaufen. Die Länge der Thermosiphonschleife sollte dabei mindestens dem zehnfachen Leitungsdurchmesser entsprechen. Am Hochpunkt muss ein Handentlüfter und am Tiefpunkt ein KFE-Hahn (Kessel Füll- und Entleerungshahn) installiert werden.
Auslegung Wärmespeicher für Wasserführende Kaminöfen #
Wärmeerzeuger und Wärmespeicher sind die zentralen Systemkomponenten von wasserführenden Heizsystemen. Die korrekte Auslegung von Heizleistung und Speichervolumen sind Voraussetzung für einen zufriedenstellenden Betrieb und hohe Wirkungsgrade.
Die Dimensionierung des Pufferspeichers richtet sich im Wesentlichen nach
- dem Wärmebedarf des Gebäudes
- den Systemtemperaturen der Wärmeabgabeflächen (Heizkörper, Fußbodenheizung o. ä.)
- der Heizleistung der Wärmeerzeuger (Kaminofen, Pelletofen, Solarthermie usw.)
- der Betriebszeit, in welcher mit dem Ofen geheizt werden soll.
1. Dimensionierung nach Vorgaben der BImSchV
Die Bundes-Immissionsschutzverordnung (BImSchV) fordert für „zentrale“ Festbrennstoff-Heizkessel einen Mindestwasserinhalt von 55 Litern pro Kilowatt Kesselleistung. Übertragen auf einen Kaminofen mit 5 Kilowatt wasserseitiger Leistung wären dies 275 Liter. Bei dieser Forderung wird angenommen, dass bei einem zentralen Kessel nur ein Abbrand (ca. 1,5 Stunden) gefahren und gespeichert werden muss.
2. Dimensionierung nach nächtlichem Wärmebedarf
Soll ausschließlich mit Holz geheizt werden, orientiert sich die Speichergröße am nächtlichen Wärmebedarf. Der Pufferspeicher wird tagsüber so weit aufgeladen, dass damit der nächtliche Wärmebedarf gedeckt wird.
3. Dimensionierung nach der Heizzeitmethode
Soll nur ein Teil des Wärmebedarfs mit Holz abgedeckt werden, empfiehlt sich ein Puffervolumen nach der Heizzeitmethode.
Während die nach der BImSchV ausgelegten Speicher für Wasserführende Kaminofenanlagen recht klein ausfallen, werden zur vollständigen Überbrückung des nächtlichen Wärmebedarfs meist zu große und damit zu verlustbehaftete Speicher gewählt, die -sollten sie nur durch einen oder zwei Abbrände aufgeheizt werden- oft gar nicht die Rücklauftemperatur der Heizungsanlage erreichen und somit nicht zur Beheizung der Wohnräume beitragen.
Die eigentliche Dimensionierung für eine alleinige Pufferung des Kaminofens sollte deswegen nach der Heizzeitmethode erfolgen. Hier wird angenommen, dass bei einer Null-Wärme-Abnahme die gesamte durch den Kaminofen erzeugte Wärmemenge an Heizwasser im Pufferspeicher zwischengespeichert werden kann.
Zur Bestimmung des Speicherbedarfs ist deshalb zunächst abzuschätzen, wie viel Stunden der Ofen betrieben wird, ohne dass eine Wärmeabgabe aus dem Puffer erfolgt. Wird beispielsweise im Normalfall von 17 bis 21 Uhr geheizt, sollte der Pufferspeicher für eine 4-stündige Beheizung ausgelegt werden.
Weiterhin bezieht sich die Volumenbestimmung auf die Temperaturdifferenz zwischen der an der vorhandenen Heizungsanlage eingestellten Rücklauftemperatur (kälter kann das Speicherwasser nicht werden) und der Speichermaximaltemperatur (heißer darf das Speicherwasser nicht werden).
Die Speichermaximaltemperatur sollte für die Auslegung bei 85° bis 90° C liegen.
Bei wasserführenden Kaminöfen muss davon ausgegangen werden, dass der Nutzer regelmäßig Holz nachlegt, um das Feuer für eine gemütliche Atmosphäre und einen warmen Aufstellungsraum am Brennen zu halten. Dabei hat er nicht immer eine Temperaturanzeige für den Pufferspeicher im Blickfeld - der Mensch als "Regelorgan" fällt also aus! Typischerweise stößt der Pufferspeicher an ungewöhnlich milden Wintertagen - wenn mit der gewohnten Holzaufgabemenge weitergeheizt wird, jedoch keine Wärmeabnahme aus dem Pufferspeicher erfolgt - an seine Grenzen. Aber auch in der Übergangszeit kann ein großes Pufferspeichervolumen erforderlich werden. Prüfe zur optimalen Auslegung des Wärmespeichers immer, wie oft und wie lange die Anlage im Regelfall betrieben wird und wie groß in diesem Zeitraum die wasserseitige Wärmeabnahme ist.
Pufferspeicher bei Pelletöfen #
Auch beim Einbau eines Pelletofens ist ein Pufferspeicher zwingend erforderlich.
Anders als z.B. eine Gastherme benötigt ein Pelletofen eine längere Mindestlaufzeit, um die Brennkammer und die größer dimensionierte Wassertasche zunächst auf Temperatur zu bringen, was Voraussetzung für einen sicheren und störungsfreien Betrieb ist. Nur so lassen sich übermäßige Verschmutzung der Brennerschale und der Sichtscheibe vermeiden. Auch das Reinigungsintervall des Wärmetauschers muss berücksichtigt werden. Es empfiehlt sich außerdem, den Pelletofen wann immer möglich, bei Nennlast, also der größten Leistungsstufe zu betreiben und einen Drosselbetrieb bei kleinerer Nennleistung zu vermeiden. Dieser sollte nur in Ausnahmefällen genutzt werden, da sich auch hier die Reinigungs- und Wartungsintervalle deutlich verkürzen.
Dies bedeutet, dass einerseits die Größe des Aufstellraums an die Luftseitige Wärmeabgabe des Ofens bei Nennlast angepasst sein sollte und andererseits ausreichend Volumen im Pufferspeicher für die angestrebte Betriebsdauer vorhanden sein sollte.
Bei einer Kombination aus Wasserführendem Pelletofen und Thermischer Solaranlage ist in den meisten Fällen eine Auslegung des Puffervolumens anhand der Größe des Kollektorfeldes ausreichend. Im Winter und in der Übergangszeit befinden sich genügende ungenutzte Volumenreserven im Speicher.
Ist keine thermische Solaranlage verbaut, so hat sich in der Praxis gezeigt, dass ein Speichervolumen von 35-40 Litern pro kW Wasserseitige Nennleistung nicht unterschritten werden sollte. Also beispielsweise bei 7,5kW wasserseitiger Leistung des Pelletofens, wird ein 300 Liter Pufferspeicher empfohlen.
Soll eine Wärmepumpe die bereits einen kleineren Pufferspeicher besitzt mit einem Pelletofen ohne zusätzlichen Pufferspeicher nachgerüstet werden, dann muss darauf geachtet werden, den Pelletofen nur dann zu betreiben, wenn der entsprechende Wärmebedarf besteht, also wenn es draußen kalt ist. Hilfreich kann hier außerdem ein Fernthermometer sein, welches mit dem Pufferspeicher verbunden ist und dem Nutzer des Pelletofens über den Ladezustand des Pufferspeichers informiert.
Zum Erhalt öffentlicher Fördermittel für Pelletkessel werden 30 Liter/kW Speichervolumen gefordert. Dieser Wert hat sich auch für Pelletöfen bewährt! Beachten Sie, dass Fördermittel und Förderkriterien stetig im Wandel sind. Erfrage die aktuellen Förderkonditionen bei deinem Heizungsinstallateur.
Für eine genaue Berechnung wendest du dich am Besten an deinen Installateuer. Er kennt die Gegebenheiten am Besten und kann durch moderne Programme eine konkrete Berechnung anstellen. Nur so kann gewährleistet werden, dass ein wassergeführter Kamin- oder Pelletofen optimal genutzt wird.
