Brauchwasserspeicher einer thermischen Solaranlage

Eine thermische Solaranlage sammelt über die Kollektoren Energie, die wiederum in den Absorbern in Wärme umgewandelt wird. Über die Solarflüssigkeit wird diese Wärme in den Warmwasserspeicher, auch Brauchwasserspeicher genannt, befördert. Die Energie die in den Speicher fließt, heizt das im Behälter befindliche Wasser auf und speichert es bis Bedarf innerhalb des Haushalts besteht. Außerdem sorgt der Brauchwasserspeicher dafür, dass selbst an sonnenarmen Tagen oder in der Nacht genügend warmes Wasser vorhanden ist.

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Funktion eines Brauchwasserspeichers

Innerhalb des Brauchwasserspeichers befindet sich Trinkwasser, das durch die Solarflüssigkeit erwärmt wird. Die Solarflüssigkeit fließt durch den Solarwärmetauscher, der sich innerhalb des Brauchwasserspeichers befindet und spiralförmig verläuft. Somit kommt die Wärmeträgerflüssigkeit nie in direkten Kontakt mit dem Trinkwasser und es findet keine Vermischung innerhalb des Speichers statt. Der Solarwärmetauscher sorgt für die Übertragung der erwärmten Solarflüssigkeit auf das im Speicher befindliche Trinkwasser oder des Heizsystems. Nachdem die Energie der Solarflüssigkeit entzogen wurde, wird diese wieder zu den Kollektoren befördert, wodurch sie erneut erwärmt werden kann. Da die Temperaturen im oberen Teil des Speichers die höchste Temperatur aufweist, wird das Wasser stets vom oberen Teil des Warmwasserspeichers entnommen. Bei einem Warmwasserverbrauch von 60 bis 80 Liter pro Person, sollte der Speicher eine Mindestgröße von 80 Litern pro Person aufweisen. Die angepeilte Temperatur innerhalb des Speichers liegt bei 50° C. Beim Erreichen dieser Temperatur, schaltet sich die Umwälzpumpe automatisch ab und schaltet sich wiederum bei einer Minimaltemperatur von circa 45° C wieder ein, damit die solar erwärmte Solarflüssigkeit wieder durch den Wärmetauscher zirkuliert wird. Auch wenn das solar erwärmte Wasser nicht durch die Personen im Haushalt genutzt wird, kühlt es nach einiger Zeit innerhalb des Speichers ab. Sollte das solar erwärmte Wasser nicht mehr den Bedarf des Haushalts komplett decken können, ist an dem oberen Teil des Behälters ein Wärmetauscher verbaut, der an das bestehende Heizsystem angeschlossen ist. Dadurch wird das Wasser wieder auf die benötigte Temperatur gebracht und steht für den Haushalt zur Verfügung.

Bild normale Heizungsanlage, Hydraulikschema

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Sicherheitsvorkehrungen innerhalb des Speichers

Wenn innerhalb des Haushalts Wasser verbraucht wird, fließt in den Warmwasserspeicher neues Wasser nach. Dieser ständige Austausch erhöht jedoch den Sauerstoffgehalt innerhalb des Speichers und kann dazu führen, dass metallische Oberflächen korrodieren und somit auch dem Trinkwasser schaden. Aus diesem Grund werden innerhalb des Speichers Anoden aus Magnesium verbaut, die den Behälter vor dem Rosten bewahrt. An den Anoden docken die freien Sauerstoffmoleküle an, womit der Sauerstoffgehalt innerhalb des Warmwasserspeichers verringert wird. Auch die Keimbildung ist eine große Gefahr für das Trinkwasser. Sollte das Trinkwasser einmal durch Keime belastet sein, kann das zu ernsthaften Erkrankungen für den Verbraucher führen. Der ständige Austausch des Wassers führt zwar zu einer Verringerung der Keimbildung innerhalb des Warmwasserspeichers, verhindert die Bildung jedoch nicht ganz. Aus diesem Grund werden Materialien, zum Beispiel Edelstahl für den Speicher verbaut, die verhindern, dass sich Keime an den Oberflächen ablagern können. Für zusätzlichen Schutz wird der Edelstahl zusätzlich von einer Emaille- oder Kunststoffschicht ummantelt. Außerdem wird bei großen Speichern bei einem Fassungsvolumen von mindestens 400 Litern eine Legionellenschaltung verbaut, wodurch das Wasser regelmäßig auf eine bestimmte Temperatur erhitzt wird. Dadurch sterben die Keime ab, führt jedoch zwangsläufig auch dazu, dass die gewonnene Wärmeenergie verloren geht.
Eine weitere Sicherheitsvorkehrung bietet das Überdruckventil. Dieses Ventil sorgt dafür, dass falls das im Speicher befindliche Wasser zu heiß werden sollte, wird die Solarfüssigkeit in einen Auffangbehälter befördert, bis der Druck nachgelassen hat. Der angestrebte Betriebsdruck beläuft sich in der Regel auf etwa 6 Bar.

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Berechnung und Größe des Brauchwasserspeichers

Um die Berechnung und Größe des Warmwasserspeichers vorzunehmen, gilt es mehrere Aspekte zu berücksichtigen. Zum einen gilt es den Platzbedarf des Speichers zu kalkulieren, zum anderen sollte der Warmwasserbedarf ermittelt werden. Zusätzlich müssen auch die Wärmeverluste innerhalb des Speichers einkalkuliert werden, denn die Verluste finden auch bei guter Isolierung statt. Die Größe des Speichers sollte genau berechnet werden, denn ein zu kleiner Speicher kann den Bedarf des Haushalts nicht decken und ein zu groß ausgelegter Speicher wird die meiste Wärme im Sommer erzeugt und führt durch relativ hohe Anschaffungskosten und geringerer Effizienz zu einer langsameren Amortisation. Um einen geringen Systemnutzungsgrad zu umgehen, muss ein Mittelweg zwischen Größe, Kosten und Erträge ermittelt werden. Bei einem Haushalt mit durchschnittlich 4 Personen geht man von einem Speichervolumen von etwa 300 bis 400 Litern und einer Kollektorfläche von 4 bis 6 Quadratmetern aus.

Kosten eines Brauchwasserspeichers

Der Warmwasserspeicher ist einer der günstigsten Speicher einer thermischen Solaranlage. Das verwendete Wasser wird an die Kanalisation abgegeben, bedarf jedoch teure Sanierungstechnik. Die Kosten eines Warmwasserspeichers (Brauchwasserspeichers) können je nach Volumen und Materialqualität stark variieren. Die Kosten belaufen sich zwischen 500€ bis 3.000€.

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