Solarthermie Speicher

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Speicher für Solarthermieanlagen

Solarthermie Speicher
Solarspeicher © Elena Khremenko, fotolia.com

Der Speicher ist ein zentraler Bestandteil der Solarthermieanlage, egal, ob die Solarthermie nur zur Trinkwassererwärmung oder auch zur kombinierten Heizungsunterstützung genutzt wird. Der Speicher gleicht nämlich den Nachteil der Solarenergie aus, dass sie nur zu bestimmten Zeiten (Tageslicht, schönes Wetter) zur Verfügung steht. Mit dem passenden Speicher kann die solare Wärme damit auch nachts oder bei schlechtem Wetter genutzt werden.

Aufbau eines Solarspeichers

Speicher werden über Rohrleitungen (dem sogenannten Solarkreis) mit den Solarkollektoren auf dem Dach verbunden. In diesen Leitungen fließt die Wärmeträgerflüssigkeit. Im Speicher ist Wasser enthalten. Im unteren, kalten Speicherbereich sind die Rohre des Solarkreiswärmeübertragers mit dem Wärmeträger angeschlossen. Dort wird über die spiralförmig geführten Rohre des Wärmeübertragers die Wärme an das kalte Wasser abgegeben. Die abgekühlte Wärmeträgerflüssigkeit wird dann zu den Solarkollektoren zurückgeführt. Das erwärmte Wasser im Speicher steigt aufgrund der geringeren Dichte nach oben.

Querschnitt Solarthermie  Speicher System
Solarthermie System mit Speicher © Black Me, fotolia.com

Schichtung im Solarspeicher

Es hat seinen Grund, warum der solare Wärmeübertrager im unteren, kalten Speicherbereich sitzt. Damit soll eine Temperaturschichtung im Speicher erreicht werden. Die schlanke hohe Bauform und die damit verbundene Schichtung sorgen dafür, dass sich im oberen Teil des Speichers das warme Wasser ansammelt. Die Abgabe der solaren Wärme an das kalte Wasser ist aufgrund der höheren Temperaturdifferenz effizienter und gleichzeitig ist im oberen Teil des Speichers immer ein entsprechender Vorrat an Warmwasser gegeben.

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Bivalenter Speicher

Bivalente Speicher sind Speicher, die durch zwei verschiedene Wärmequellen erwärmt werden können. Beim bivalenten Solarspeicher erfolgt die Erwärmung durch die Solarthermie im unteren Teil des Speichers. Reicht diese Erwärmung nicht aus, erfolgt eine „Nacherwärmung” durch die vorhandene Heizung (Gas-, Öl- oder Pellet- Kessel etc.) über den Nachheiz-Wärmeübertrager im oberen Speicherbereich. Damit kann sichergestellt werden, dass immer genügend warmes Wasser zur Verfügung steht.

Besondere Anforderungen an Solarspeicher

Um eine optimale Schichtung erreichen zu können und auch den anderen Ansprüchen an eine gleichmäßige Warmwasserversorgung zu entsprechen, werden an Solarspeicher besondere Anforderungen gestellt:

  • Bauform – üblich ist eine schmale, hohe Bauform, da durch diese Bauform eine besonders gute Schichtung erreicht werden kann (Höhen- zu Durchmesserverhältnis mind. 2,5:1).
    Wärmedämmung – die Wärmedämmung eines Solarspeichers ist besonders dick ausgeführt (10 cm an den Seiten und 15 cm im oberen heißen Bereich), um auch längere Zeit die Wärme im Speicher halten zu können, etwa bei schlechter Wetterlage ohne Sonnenschein.
  • Größe – ein normaler Solarspeicher wird immer größer ausfallen als ein normaler Warmwasser-/Heizwasserspeicher. So können ein paar Tage mit schlechtem Wetter besser überbrückt werden.
  • Temperaturbeständigkeit – im oberen Teil können teilweise sehr hohe Temperaturen entstehen. Stahl bietet sich deshalb als Werkstoff an, bei einer Kunststoffbeschichtung von innen muss zwingend auf deren Temperaturbeständigkeit geachtet werden.
Tipp: Es sollte nicht nur der Solarspeicher rundherum hervorragend gedämmt sein. Sinnvoll ist es auch, die zuführenden Rohre des Solarkreises, der Nachheizung sowie die Warmwasser- und Heizungsrohre gut zu dämmen.

Solarthermie Speicher System
Standardspeicher zur Trinkwassererwärmung © DGS

Solarthermie Speicher System
Speicher zur Trinkwassererwärmung im Durchlaufprinzip (Hygienespeicher) © DGS

Warmwasserspeicher

Wird nur das warme Wasser mit der Solarthermieanlage erhitzt oder werden zwei getrennte Speicher für Warmwasser und Heizungskreis genutzt, dann ist der Solarspeicher entsprechend kleiner ausgeführt. Die Anforderungen hinsichtlich Schichtung und Wärmedämmung bleiben wie oben beschrieben. Eine zusätzliche Heizung im oberen Teil ist auf jeden Fall notwendig.

Solarwärme Warmwasser
Warmwasserbereitung durch Solarthermie © Arahan, fotolia.com

Pufferspeicher

Pufferspeicher
Pufferspeicher © Wagner Solar

Pufferspeicher sind mit Heizungswasser gefüllte Stahlspeicher. Diese können auch allein für die Trinkwassererwärmung genutzt werden. Hierbei erfolgt die Trinkwassererwärmung entweder über einen weiteren Wärmeübertrager im Speicher nach dem Durchlaufprinzip oder mittels externer Frischwasserstation. Werden Pufferspeicher für die Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung eingesetzt, spricht man von Kombispeichern.

Kombispeicher

Wer nicht zwei Speicher nebeneinander aufstellen möchte, der wird sich bei einer Solarthermieanlage zur Warmwasser- und Heizungsunterstützung für einen Kombispeicher entscheiden. In einem Kombispeicher wird einerseits das Heizwasser erwärmt, das den größten Teil des Speichervolumens einnimmt. Übliche Größen sind Kombispeicher von 700 Litern. Drei Möglichkeiten werden angeboten, wie dabei das Warmwasser produziert wird:

  • Tank-in-Tank Technik – Im Pufferspeicher ist ein weiterer, kleinerer Tank enthalten. Dieser Trinkwasserspeicher wird im oberen Drittel montiert, da es sich hier wegen der oben beschriebenen Schichtung schneller erwärmt. Tank-in-Tank Kombispeicher sind relativ preiswert und vor allem sparen sie gegenüber zwei getrennten Speichern deutlich Platz. Allerdings ist der Vorrat an Trinkwasser begrenzt.
  • Durchlauferhitzer-Prinzip – Bei dieser Bauart wird das Trinkwasser bei einer Zapfung durch ein spiralförmiges Rohr durch den Warmwasserspeicher geführt. Dabei erhitzt es sich dann. Trinkwasser wird also nur bei Bedarf erwärmt, die Legionellengefahr ist damit so gut wie ausgeschlossen. Auch kann ein höherer Bedarf an Trinkwarmwasser gestillt werden. Allerdings sind Kombispeicher mit Durchlauferhitzer-Technik teurer als Tank-in-Tank-Speicher.
  • Frischwasserstation – Hier wird das Trinkwarmwasser über einen externen Plattenwärmeübertrager zubereitet. Da die Trinkwassererwärmung außerhalb des Speichers erfolgt, bleibt die Schichtung im Speicher bei Zapfung sehr gut erhalten. Nachteilig ist eine zweite Pumpe.

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