Auslegung von Wärmespeichern aller Art
Über die Kollektoren werden die Einstrahlungen der Sonne über den Absorber in Wärme umgewandelt. Um diese gewonnene Wärme auch am Abend oder an sonnenarmen Tage nutzen zu können, wird ein Wärmespeicher benötigt. In einem gut gedämmten Wärmespeicher befindet sich eine Wärmeträgerflüssigkeit, die konstant zwischen Wärmespeicher und Heizkörper zirkuliert und dabei Wärme abgibt. Wichtig jedoch ist die richtige Auslegung des Wärmespeichers. Wird der Speicher zu klein ausgelegt, kann nicht genügend Wärme für den Bedarf gespeichert werden.
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Wie viele Varianten von Wärmespeichern gibt es?
Pufferspeicher
Der Pufferspeicher ist in der Anschaffung recht günstig und in der Handhabung einfach. Der Pufferspeicher speichert die Sonnenenergie zwischen, ist jedoch nur zur Heizungsunterstützung geeignet.
Warmwasser-Speicher
Der Warmwasser-Speicher ist ein günstiger Speicher für die Trinkwassererwärmung.
Kombispeicher
Durch den Kombispeicher lässt sich Warmwasser- und Heizwasser integrieren. Es erfolgt eine gleichzeitige, aber getrennte Erwärmung von Trink- und Heizwasser auf kleinstem Raum. Der Kombispeicher benötigt nur wenig Platz und die Kosten der Montage sind gering, allerdings fallen die Anschaffungskosten höher aus als bei einem normalen Wärmespeicher.
Schichtenspeicher
Durch die schmale und hohe Bauform erfolgt eine effiziente Nutzung der unterschiedlichen Dichte von Wasser bei unterschiedlichen Temperaturen. Die Anschaffungskosten sind zwar höher, jedoch zahlen sich die Kosten durch die hohen Energieeinsparungen schnell aus.
Pufferspeicher
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Korrekte Berechnung von Wärmespeichern
Um eine richtige Berechnung vorzunehmen, sollten alle Fakten berücksichtigt werden. Der Energieverbrauch des Gebäudes ist ein wichtiger Bestandteil der Berechnung. Außerdem sollte der Platzbedarf des Speichers einkalkuliert werden. Der Energieverbrauch errechnet sich aus dem täglichen Bedarf an Wasser und welche Menge an Wasser durch die Kollektoren erwärmt werden muss. Bei der Erwärmung von kaltem Wasser wird mehr Energie benötigt, als bei der Erwärmung von lauwarmen Heizungswasser im Rücklauf. Die Menge an Energie errechnet sich aus den Verlusten der Wärme, denn auch bei guter Isolierung eines Wärmespeichers entstehen Verluste. Der Wärmespeicher sollte genau ausgelegt werden, denn bei einem zu großen Speicher, wird die meiste Wärme im Sommer erzeugt und führt durch hohe Anschaffungskosten und geringeren Effizienz zu einer langsameren Amortisation. Deshalb sollte ein Mittelmaß zwischen Anlagengröße, Anschaffungskosten und Erträgen gefunden werden, um einen geringeren Systemnutzungsgrad zu umgehen.
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Wärmeverluste
Bei einer idealen Installation des Wärmespeichers liegen die Verluste eines Einfamilienhauses zwischen 1,5 und 3 kWh am Tag. Bei der Berechnung des Wärmespeichers sind jedoch auch die Wärmeverluste durch Zirkulation relevant. Bestenfalls eignet sich für die Speicherung der Wärme ein sogenannter Schichtenspeicher, da sich im unteren Bereich das kalte und im oberen Bereich das leichte, warme Wasser befindet. Denn falls es innerhalb eines herkömmlichen Speichers zu einer Zirkulation des Wassers kommt, wird eine höhere Menge an Energie benötigt um das Wasser zu erwärmen. Um eine hohe solare Deckungsrate zu erzielen, wird bei der Größe und Auslegung des Wärmespeichers von der doppelten Menge an benötigter Energie am Tag ausgegangen.
Warmwasser Solarspeicher
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Schichten-Kombispeicher
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Schichten-Pufferspeicher
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Die optimale Größe eines Wärmespeichers
Bei einem zu kleinen Speicher wird nicht genügend Wärme gespeichert um einen Tag ohne Sonnenschein zu überbrücken. Bei einem Wärmespeicher der zu groß ausgelegt ist birgt es den Nachteil, dass dieser im Winter mit einer zusätzlichen Heizung warm gehalten werden muss, denn je größer der Speicher, desto höher sind die Energieverluste. Wenn also viel Wasser warm gehalten werden muss, hilft der geringe Energieverlust pro Liter sehr wenig. Es kann also unter Umständen ratsam sein einen zu großen Wärmespeicher gegen einen kleineren, ideal ausgelegten Wärmespeicher auszutauschen, wenn sich zum Beispiel im Laufe der Zeit weniger Personen im Haushalt befinden. Man geht von einem Speichervolumen von 50 Litern pro Person und zusätzlichen 50 Litern pro Quadratmetern Kollektorfläche aus.
Durchschnittlich kann man von einer Speichergröße pro Haushalt von 400-800 Litern ausgehen. Zudem ist es ratsam sich für einen Speicher zu entscheiden der eine hohe und schmale Bauform aufweist, damit die Temperaturen durch Schichtungen unterstützt werden. Außerdem sollte eine gute Dämmung vorhanden sein. Dazu ist Weichschaum oder Hartschaum aus Polyurethan sowie Melaminharz am besten geeignet. Die Dämmschicht sollte eine Mindestdicke von 7 – 10 cm aufweisen.
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