Verbraucher-Info Pufferspeicher
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Puffer- und Kombispeichereinsatz bei Holzheizungen
Aufgaben und Anwendung
Der Pufferspeicher als einfachste Lösung ist in der Regel ein mit Wasser gefüllter und gut isolierter Behälter. Bei modernen Holzheizungen ist er unbedingt erforderlich.
Der Puffer garantiert eine gute Verbrennung, Einhaltung der Abgaswerte, hohen Wirkungsgrad unterhalb des Minimalleistungsbereiches des Kessels und speichert überschüssige Energie, die momentan nicht benötigt wird, um sie später wieder für die Heizung und Warmwasserbereitung abzugeben.
(Direktentnahme von Warmwasser ist nicht möglich).
Speichersysteme
Es gibt noch verschiedene andere Speichersysteme mit unterschiedlichen Anwendungen, z. B. Kombispeicher als Tank-in-Tank-System oder Schichtenspeicher. Beim Tank-in-Tank-System ist z. B. der Warmwasserboiler im Puffer integriert.
Die Auswahl und auch die Größe sollte keinesfalls alleinig dem Heizungsinstallateur überlassen werden, besonders wenn der Installateur die Auslegungskriterien (s. unten) nicht ausführlich mit Ihnen durchspricht.
Pufferspeichervolumen – Grundlagen
Pufferspeicher für Standardanlagen
Aufgabe
Der Pufferspeicher muss in der Übergangszeit die überschüssige Wärme einer Kesselfüllung aufnehmen können (Lastausgleich), die momentan nicht benötigt wird.
Er sollte auch dann die Wärmemenge einer kompletten Kesselfüllung aufnehmen können, wenn keine Wärme abgenommen wird. Beim Erreichen der maximalen Puffertemperatur sollte dabei das Holz möglichst komplett durchgebrannt sein (rot glühende Holzkohle).
Im Winter, wenn der Kessel im Volllastbetrieb läuft, hat der Puffer in der Regel keine Bedeutung, da kaum überschüssige Wärme anfällt.
Nachteile im Winter
- Nachlegeintervalle sind vom Füllraumvolumen und der Außentemperatur abhängig
- Kürzere Entladezeiten, geringere Speicherkapazität
- Im Winter muss mehrmals am Tage nachgelegt werden
Vorteile
- Weniger Nachlegeintervalle in der Übergangszeit
- Im Sommer muss in der Regel nur ein- bis zweimal pro Woche angefeuert werden (WW-Bereitung)
- Ganzjährig guter Kesselwirkungsgrad, optimaler Abbrand
- Weniger Platzbedarf erforderlich (Raumhöhe 2,25 m, Türbreite ab 0,8 m ausreichend)
- Spätere Nachrüstung in der Regel möglich
- Relativ geringer Aufwand für Regelung und Hydraulik
- Kostengünstige Lösung bzgl. Investkosten
Puffervolumen
Richtwert ca. 50-55 l/kW Feuerungswärmeleistung
Anwendungsempfehlung
- Bei Kombination mit zweitem Energieträger (Öl, Gas etc.)
- Bei nachträglicher Kombination mit Holz und Platzproblemen
- Wenn im Winter mehrmaliges Nachlegen am Tag möglich ist
Bei Kombinationen mit ca. < 50% Holzanteil
Pufferspeicher für Komfortanlagen
Aufgabe
Der Pufferspeicher muss in der Übergangszeit und im Winter die überschüssige Wärme einer bis mehrerer Kesselfüllung aufnehmen können, die momentan nicht benötigt wird und im Winter mindestens einen Tag oder mehr speichern.
Nachteile
- Sofern die Kesselleistung nur nach dem Wärmebedarf ausgelegt wurde, ist je nach Außentemperatur mehrmaliges Nachlegen pro Tag erforderlich. Kessel muss demzufolge überdimensioniert werden
- Höhere Investkosten durch aufwendigere Regelung, Hydraulik, evtl. mehrere Puffer, hochwertige Pufferisolierung
- Größerer Platzbedarf durch mehrere Puffer
- Raumhöhe für Puffer > 2,30 m, lichte Türbreiten > 0,9 m erforderlich
Vorteile
- Lange Entladezeiten, große Wärmekapazität
- Lange Nachlegeintervalle im Winter problemlos einmal pro Tag oder länger
- Es kann komfortabel ganzjährig nur mit Holz geheizt werden
- Keine Kombination erforderlich
- Maximale Energiekosteneinsparung
- Bei Neubau nicht unbedingt zweites Heizsystem erforderlich
Puffervolumen
Richtwert ca. 100 l/kW Feuerungswärmeleistung oder je nach Anforderungen auch größer
Anwendungsempfehlung
- Bei Ganzjahresheizung mit höchstem Komfort nur mit Holz
- Bei Neubau bzw. wenn noch keine Heizung vorhanden ist
Pufferdimensionierung
Bei geforderten Speicherzeiten (=Nachlegeintervallen) ist eine Berechnung des Puffervolumens im Zusammenhang mit dem gesamten Heizsystem erforderlich.
Es gilt nicht unbedingt die Regel, je größer, desto besser!
Bei großen Puffervolumen ist z. B. im Winter mit einer Kesselfüllung keine vollständige Aufladung der Puffer mehr gewährleistet.
Die Kesselleistung richtet sich dann nach dem Puffervolumen und nicht mehr nach dem Wärmebedarf etc.
Das erforderliche Speichervolumen wird von mehreren Faktoren bestimmt:
- Leistungsmodulation (lastvariabler oder Volllast-Kessel)
- Volumen des Brennstoff-Füllraums
- Energiegehalt und Abbrandzeit einer Füllung
- Heizwert des Brennstoffes
- wirksame Temperaturdifferenz im Speicher
- Komfortansprüche (Nachlegeintervalle)
- Auslegung der Heizflächen (optimal < 35°C Vorlauf)
- Außentemperatur
- Wärmeverluste des Puffers (Isolierung, Form)
Das Speichervolumen für normale Ansprüche sollte mindesten bei 50 bis 55 l/kW installierter Feuerungswärmeleistung liegen. Für höheren Komfort werden mindestens ca. 100 l/kW benötigt.
Diese Richtwerte dienen nicht für eine optimale Auslegung, sondern nur zur Orientierung.
Eine Grenze setzt meistens der vorhandene Platz im Heizraum. Einen gewissen Ausgleich könnte man dann z. B. durch die Auswahl eines modulierenden Vergaserkessels mit Leistungs- und Feuerungsregelung und langer Brenndauer erreichen und besonders auch durch die Auswahl möglichst niedriger Heizflächentemperaturen.
Berechnungshinweise
1. Energiegehalt einer Kesselfüllung QE (kWh)
Erforderliche Werte
- Füllraumvolumen des Kessel (l)
- Umrechnungsfaktor Schichtmaß in Festmaß f
- Rohdichte des Brennstoffes _ (kg/l)
- Heizwert des Holzes Hu (kWh/kg)
- Kesselwirkungsgrad _
2. Theoretische Brenndauer einer Füllung tB (h)
Erforderliche Werte
- Kesselleistung bei Voll- und Teillast NK (kW)
tB = QE / NK
3. Puffervolumen VP (l) ohne Wärmeabnahme pro Abbrand
Erforderliche Werte
- Energiegehaltes einer Kesselfüllung QE (kWh)
- spezifische Wärme von Wasser cw (kJ/kg K)
- nutzbare Temperaturdifferenz im Puffer _t (K)
- Zuschlagsfaktor für Wärmeverluste fv
Auslegungskriterien für das optimale Puffervolumen
Brennstoff
Anteile Hartholz und Weichholz
Anzahl der Temperaturmesszonen im Puffer
in Abhängigkeit des zu wählende Regelsystems, optimal mindestens zwei
Form und Isolierung:
Je schlanker und höher, desto besser die Wärmeschichtung. Verhältnis Höhe : Durchmesser > 2,5 : 1.
Optimale Isolierung mindestens 100 mm Hartschaum.
Be- und Entladeregelung
Die maximale Ladetemperatur beträgt 80-90°C. Der Puffer sollte bis zur voreingestellten Sockeltemperatur (z. B. 45°C) auch wieder zu entladen sein. Die maximal nutzbare Temperaturdifferenz beträgt somit in der Regel nur 35-45°C. Nicht jede eingesetzte Regelung kann alle Werte optimal verarbeiten!
Solaranlage
Ist zur Holzheizung die Einbindung einer Solaranlage vorgesehen?
Anzahl der Puffer und hydraulische Verschaltung
Bei Verwendung von mehreren Puffern ist die Wärmekapazität in der Praxis nicht direkt proportional zur Wassermenge. Ein 1000 l Puffer hat eine größere Wärmekapazität als zwei 500 l Puffer.
Hydraulische Einbindung des Puffers
Vorrangschaltung
Die Kesselsteuerung muss den Heizungsbedarf des Boilers und der Heizkörper bei laufenden Holzkessel vorrangig abdecken. Danach sollte erst der Puffer beladen werden.
Puffer-Boiler-Kopplung
Der vorhandene Öl-/Gaskessel darf bei einer Wärmeanforderung der Wohnung/Boiler erst dann freigegeben werden, wenn der Holzkessel ausgebrannt ist und im Puffer kein nutzbares Temperaturniveau mehr vorhanden ist (außer bei erwünschtem Parallelbetrieb).
Die Puffer-Boiler-Kopplung muss schon in der Ausschreibungsphase vom Bauherren gefordert werden.
Leider wird bei vielen Installationen der Puffer als Lastausgleichsspeicher benutzt, in dem der Vorlauf des Holzkessels zuerst auf den Puffer geführt wird. Diese Variante ist zwar kostengünstiger, gewährleistet aber keine optimale Einsparung durch den Holzbetrieb, da nach dem Start des Holzkessels solange auf den meist vorhandenen Öl-/Gaskessel für die Wärmeversorgung der Wohnung/Boiler zugegriffen wird, bis der Puffer aufgeheizt ist.
Desgleichen ist auch eine Kesselsteuerung, die den Heizungsbedarf des Boilers bei laufendem Holzkessel über den vorhandenen Öl-/Gaskessel abdeckt, absolut unakzeptabel.
Hydraulische Verbindung von mehreren Puffern
Für große Puffervolumen können mehrere Pufferspeicher hydraulisch miteinander verbunden werden (mehr in unseren Fachberatungen).
Mehrere Puffer können in Reihe, parallel und nach Tichelmann verbunden werden. Jede Schaltung hat Vor- und Nachteile.
Ihre Vorteile
- Richtig dimensionierte Pufferspeicher stellen eine umweltgerechte Verbrennung sicher. Sie erhöhen Ihren Heizkomfort erheblich, indem in den Pufferspeicher überschüssig erzeugte Energie aufgenommen und bei Bedarf wieder abgegeben werden kann.
- Mit dem richtigen Pufferspeicher erzielen Sie sehr lange Nachlege-Intervalle. Im Sommer kann mit einmaligem Anheizen das Brauchwasser für mehrere Tage erzeugt werden.
- Die Größe des Pufferspeichervolumens ergibt sich aus Ihren Komfortansprüchen, der Kesselleistung, dem Füllschachtvolumen und der Gebäudeheizlast.
- Die Kombination Stückholz-Kessel mit Pufferspeicher und Solaranlage erfüllt ideal den Anspruch an eine zeitgerechte Heizung.
- Aufgrund der zahlreichen Anschlussmöglichkeiten ergibt sich eine problemlose, flexible Einbindung mehrerer Pufferspeicher entsprechend der Hydrauliksysteme.
Weitere Infos unter: http://www.energieberatung.ibs-hlk.de
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