Speicher und Speicherbe- Speicherbe-wirtschaftung

3.2.1 Die Notwendigkeit des Speichers Der Einbau eines Speichers führt zu mehr Verlu-sten und er sollte deshalb einer Notwendigkeit entsprechen. Diese ist in folgenden Fällen ange-zeigt:

• Wenn die Zeiten von Energieproduktion und Energieverbrauch nicht abgestimmt werden können, wie dies vorwiegend bei der Sonnen-energienutzung und der Holzverbrennung der Fall ist.

• Wenn innerhalb einer kurzen Zeitspanne grosse Mengen an Energie benötigt werden, z.B. bei der Warmwasserbereitung oder zum Teil auch bei der Prozesswärme.

• Wenn systemtechnische Gründe wie beispiels-weise beim Betrieb von Wärmepumpen zur Ver-längerung der Maschinenlaufzeit vorliegen.

Das Motto «Je mehr Speicher, desto besser!» ist falsch. Der Speicher muss den technischen Anforderungen ange-passt und systemgerecht dimensioniert werden.

3.2.2 Speicherverluste Wärmeverluste

Die Wärmeverluste der in der Haustechnik einge-setzten Speicher sind häufig sehr hoch. Der Einsatz von Solaranlagen bedingt vielfach eine Vergrösse-rung des Speichers, weshalb der Vermeidung von speicherbedingten Wärmeverlusten besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden sollte.

Nachstehende Tabelle zeigt gemessene Wärme-verluste an Speichern.

WW-Abgangsleitung mit 3 cm PIR-Dämmung 0.6 W/K

Muffe für Elektroeinsatz 6/4», ungedämmt 0.4 W/K

Flansch für Wärmetauscher F200 mm, gut gedämmt 1.0 W/K Flansch für Elektroeinsatz F225 mm, schlecht gedämmt 1.9 W/K

Kaltwasserzuleitung seitlich, 5/4» 0.3 W/K

Speicher 500 l mit 10 cm Weichschaumdämmung 1.4 W/K Speicher 1800 l mit 10 cm Weichschaumdämmung 3.2 W/K Abbildung 3.20

Wärmeverluste verschiedener Speicherkomponenten Die Abbildung 3.20 verdeutlicht, dass ein schlecht gedämmter Flansch oder eine nicht gedämmte WW-Abgangsleitung mehr Verluste verursachen als der gesamte Mantel. Daher gilt:

• Alle Anschlüsse sind mit Syphon zu versehen.

• Schwerkraftzirkulationen müssen mittels Rück-schlagventilen, Motorventilen, etc. vermieden werden.

• Das gesamte Leitungssystem sollte vom Ver-brauchsort bis hin zum Speicher durchwegs gedämmt sein. Auch ein siphonierter, aber un-gedämmter Anschluss führt zu steten Wärme-verlusten. Diese erfolgen nicht nur direkt über die durch die tiefere Raumtemperatur gekühlte Rohrleitung, sondern auch durch die daraus resultierenden Strömungen innerhalb des Roh-res (Konvektionen siehe auch Abbildung 3.21).

Jeder Stutzen bringt neben dem

hydraulischen Nutzen auch thermische Verluste.

Exergieverluste (Siehe Exkurs «Exergie» S. 91) Exergieverluste entstehen durch die Zerstörung der Temperaturschichtung im Speicher. Für die optimale Nutzung der Sonnenenergie ist diese Temperaturzonung innerhalb des Speichers je-doch von höchster Wichtigkeit, weshalb exergie-bedingte Verluste des Speichers auf den Wir-kungsgrad einer Solaranlage einen grossen Ein-fluss haben. Es gibt verschiedene Ursachen für Exergieverluste:

• Falsche Anschlüsse können zur Folge haben, dass beispielsweise der warme Rücklauf in eine kalte Temperaturzone des Speichers geleitet wird und somit das warme Wasser abgekühlt

samten Speicherinhalts und somit zu einer Ver-mischung der unterschiedlichen Temperaturzo-nen im Speicher. Durch die Verringerung der Einströmgeschwindigkeit unter 0.2 m/s, bei-spielsweise durch das Anbringen eines grösse-ren Winkelanschlusses, kann diese uner-wünschte Strömung unterbunden werden.

• Nichtgedämmte Speicheranschlüsse, Flansche, etc. kühlen das Warmwasser ständig ab, was dazu führt, dass dieses in untere Bereiche des Speichers sinkt und so die Temperaturzonen zerstört.

• Bauteile wie beispielsweise Elektroeinsätze, die in den Speicher bzw. Wassererwärmer einge-baut werden, führen bei grossem Wasserver-brauch aufgrund der sich an ihnen bildenden Wirbeln ebenfalls zu einer Zerstörung der ver-schiedenen Temperaturzonen.

• Der Einbau eines Wassererwärmers, der einen Abbildung 3.21

Zerstörung der Temperaturzonen innerhalb eines Speichers, bedingt durch einen schlecht gedämmten Anschluss

Abbildung 3.22

Exergieverlust, bedingt durch einen momentan grossen Warmwasserbezug

Exergieverluste, die zu einem Tempera-turanstieg im Bereich des Solartauschers führen, sind zu vermeiden.

Schichtrohr

Wird innerhalb des Speichers eine zu kleine Schicht bewirtschaftet, kann dies zu einem «Kurz-schluss» führen, d.h. das in den Speicher ein-tretende Wasser wird direkt wieder abgesogen.

Dies kann dadurch vermieden werden, dass ein Schichtrohr eingebaut wird, welches die Zonenbil-dung innerhalb des Speichers unterstützt, oder die Zu- und Abflussstutzen so angebracht werden, dass sie möglichst weit auseinander liegen.

Abbildung 3.23

Vermeidung eines «Kurzschlusses» durch Schichtrohr oder richtig plazierte Stutzen

Verkalkung

In der Praxis hat sich gezeigt, dass in den Speicher eingeschweisste Wassererwärmer, Doppelman-telboiler, etc. nicht verkalkungsanfällig sind. Bei Rippenrohrtauschern, die im Speicher angebracht sind, ist darauf zu achten, dass der elektrische Stromkreis des Speichers und jener des Rohrtau-schers getrennt sind, d.h. der Rohrtauscher mit einer Isolierverbindung am Speicher angebracht werden muss.

Externe Wärmetauscher bei WW-Speicher

Grosse Solaranlagen werden häufig mit externen Wärmetauschern betrieben. In diesem Fall gilt es insbesondere darauf zu achten, dass der Rücklauf des Sekundärkreises am Speicher über einen eige-nen Anschlussstutzen verfügt. Der Rücklauf des Sekundärkreises darf nicht direkt an der Kaltwas-serzuleitung angeschlossen werden, da dies zu starken Verkalkungen führen kann, weil bei jedem Wasserbezug ab Speicher kaltes Leitungswasser direkt in den Wärmetauscher kommt und dort unter Umständen auf 90-grädiges Wasser des Pri-märkreislaufes trifft.

Folgerungen

• Der Speicher ist entsprechend den techni-schen Systemanforderungen zu dimensio-nieren. Liegt die errechnete Speicherkapazi-tät zwischen zwei verfügbaren Modellen, ist dem grösseren den Vorzug zu geben.

• Die Energie ab Wärmeerzeuger soll nur dann in den Speicher gegeben werden, wenn dies aus technischen Gründen notwendig ist.

• Eine schichtgerechte Einführung und Ent-nahme im Speicher ist anzustreben, damit möglichst wenig Exergieverluste entstehen.

Abbildung 3.24

Richtiger und falscher Anschluss eines externen Wärmetauschers bei Wassererwärmern

3.3 Hydraulik im