Schichtspeicher

Schichtspeicher nutzen aus, dass Wasser viel Wärme speichern kann, aber zugleich ein relativ schlechter Wärmeleiter ist. Das bedeutet, dass ein Wärmetransport innerhalb eines Speichers im Wesentlichen durch Strömungen erfolgt. Solange im Wasser keine Bewegung stattfindet, bleibt die Temperaturverteilung innerhalb des Speichers weitgehend erhalten. Ein Schichtspeicher zeichnet sich primär durch seine Form aus: Er sollte möglichst hoch und dementsprechend schlank sein. Den Rest erledigen die Naturgesetze allein. Das warme Wasser steigt nach oben, die Temperatur im Speicher steigt von unten nach oben allmählich an. Schichtspeicher werden sowohl als Trinkwasserspeicher als auch als Speicher für Heizwasser eingesetzt.

Vorteile der Schichtspeicher

Verglichen mit einer gleichmäßigen Wärmeverteilung weist ein Schichtspeicher im oberen Bereich eine höhere Temperatur auf, im unteren eine niedrigere. Das ermöglicht es, sowohl die Zuführung als auch die Entnahme von Wärmeenergie effektiver zu gestalten. Die Wärme wird über einen Wärmetauscher im unteren Bereich zugeführt. Aufgrund des größeren Temperaturunterschieds zur Solarflüssigkeit kann hier mehr Wärme an den Speicher abgegeben werden. Dies ist insbesondere für Solarthermie Anlagen mit Heizunterstützung sehr vorteilhaft, weil es die Nutzung der geringen Leistung der Kollektoren im Winter verbessert. Bei der Abgabe der Wärme kommt das gleiche Prinzip zur Anwendung. In diesem Fall ist der Wärmetauscher oben angebracht, wo der Speicher eine höhere Temperatur aufweist. Die höhere Temperaturdifferenz zum zu erwärmenden Wasser steigert auch hier die Effizienz.

Schichtladespeicher

Eine besondere Technik kommt in Trinkwasserspeichern zum Einsatz, denen nicht nur über einen Wärmetauscher Energie zugeführt wird, sondern auch über den Zufluss vorgewärmten Wassers. In der klassischen Ausführung des Schichtspeichers wird das warme Wasser unten zugeführt, was zu erheblichen Strömungen und Verwirbelungen im Speicher führt, während dieses Wasser nach oben transportiert wird. Dem beugen Schichtenlader vor, die das Wasser in genau der Höhe zuführen, in der die passende Temperatur im Speicher herrscht. Das geschieht über ein Rohr mit mehreren Verschlüssen in unterschiedlicher Höhe, die sich abhängig von der Temperatur öffnen oder schließen. Dieses Rohr kann im Inneren des Speichers verlaufen oder auch an der Außenseite. Eine Montage an der Außenseite erfordert zusätzliche externe Anschlüsse, die immer auch Lücken in der thermischen Isolierung bedeuten. In beiden Varianten leidet die Effizienz des Verfahrens, wenn die Zuflussrate sehr hoch ist. In diesem Fall wird die stabile Schichtung im Speicher durch die starken Strömungen gestört, was zu Energieverlusten führt.

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