Schichtenspeicher für die Heizung

In Heizungsanlagen kommen Pufferspeicher zum Einsatz. Hin und wieder ist auch vom Schichtenspeicher die Rede. In unserem Artikel erfährst du, was es damit auf sich hat.

Inhalt des Blogartikels

• Was ist ein Schichtenspeicher bei der Heizung?
• Für welche Einsatzzwecke eignen sich Schichtenspeicher?
• Kosten von Schichtenspeichern für die Heizung
• Lassen sich Schichtenspeicher einfach nachrüsten?
• Vor- und Nachteile von Schichtenspeichern

Was ist ein Schichtenspeicher bei der Heizung?

Bevor wir diese Frage beantworten, schauen wir uns zunächst den Pufferspeicher an. Danach lässt sich der Schichtenspeicher besser erklären.

Pufferspeicher

Ein Pufferspeicher ist Bestandteil einer Heizungsanlage. Er sorgt dafür, dass der Brenner eines Heizkessels nicht ständig laufen beziehungsweise in kurzer Frequenz ein- und ausschalten muss. Der Heizkessel erwärmt das Wasser im Heizkreislauf auf eine vorgegebene Temperatur. Die Umwälzpumpe lässt das Wasser durch alle Heizkörper strömen. Dabei kühlt es sich ab und müsste wieder neu erwärmt werden.

Ist ein Pufferspeicher vorhanden, nutzt die Heizung erst einmal warmes Wasser aus dem Speicher. Erst wenn die Wassertemperatur im gesamten System aus Heizkreislauf und Speicher unter einen Schwellwert gesunken ist, heizt der Kessel wieder auf. Damit das Wasser im Pufferspeicher möglichst lange auf einer höheren Temperatur bleibt, ist er stark wärmeisoliert.

Pufferspeicher kommen auch zum Einsatz, um 2 Wärmeerzeuger, zum Beispiel Heizkessel und Solarthermie, zu einer Heizungsanlage zusammenzuschalten. Ein weiterer Einsatzfall ist die Warmwasserbereitung. Im Haushalt benötigst du nur ab und zu warmes Wasser. Ohne Speicher müsste jedes Mal, wenn du den Warmwasserhahn aufdrehst, der Heizkessel anspringen und das Wasser erwärmen. Bei Nutzung eines Warmwasser-Pufferspeichers wird zuerst das warme Wasser aus dem Speicher entnommen.

Schichtenspeicher

Ein Schichtenspeicher ist eine spezielle Bauform eines Pufferspeichers. In einem klassischen Pufferspeicher vermischt sich bereits enthaltenes (kälteres) Wasser mit neu hinzugeführtem warmen Wasser. Es entsteht eine mittlere Mischtemperatur.

Der Schichtenspeicher (auch Schichtladespeicher) nutzt die Eigenschaft des Wassers aus, dass kälteres Wasser eine höhere Dichte (und damit ein höheres Gewicht) hat als wärmeres Wasser. Kaltes Wasser sinkt also nach unten, während warmes Wasser nach oben steigt. Wenn du im Sommer in einem See badest, spürst du die unterschiedlich warmen Wasserschichten.

Im Schichtenspeicher befinden sich 3 Wasserschichten:

• oben der Heißwasserbereich mit 20 bis 80 Grad Celsius
• in der Mitte der Nachlieferbereich mit 10 bis 20 Grad Celsius
• unten der Kaltwasserbereich mit 10 Grad Celsius

Um diese Schichtung aufrechtzuerhalten, erfolgen sowohl die Einspeisung (Ladung) und Entnahme (Entladung) mit geringer Fließgeschwindigkeit. Dadurch lassen sich Verwirbelungen vermeiden, die sonst zur Vermischung der Schichten führen würden. Außerdem findest du innerhalb des Speichers waagerechte Prallbleche, auf die das eingespeiste Wasser fließt und nicht nach unten durchsacken kann.

Frisches Wasser wird immer in der Schicht eingespeist, deren Temperatur am ehesten der des zugeführten Wassers entspricht. Um die Temperatur der Schichten möglichst lange zu halten, sind die Speicher seitlich, aber auch oben und unten mit einer dicken äußeren Dämmschicht versehen. Selbst die Rohranschlüsse der Zu- und Abläufe sind gedämmt.

Durch die Temperaturschichtung kann zum Beispiel im oberen Bereich immer noch heißes Wasser entnommen werden, wenn der Speicher schon fast leer ist, weil aus den unteren Schichten einiges Wasser entnommen wurde. Bei einem einfachen Pufferspeicher hätte sich das Wasser schon längst ohne Temperaturschichten vermischt und eine niedrigere Mischtemperatur herausgebildet. Wenn du jetzt heißes Wasser benötigst, muss erst der Heizkessel anspringen, um warmes Wasser zu liefern. Außerdem würde er den gesamten Speicherinhalt aufheizen müssen. Das erfordert mehr Energie und eine längere Laufzeit, als es bei einem Schichtspeicher für die Heizung notwendig ist.

Der Schichtenspeicher ermöglicht daher eine effektivere Ausnutzung der gespeicherten Wärme.

Schichtenspeicher und Heizung sind die übliche Kombination. Wenn du ihn auch für die Warmwasserbereitung nutzen kannst, handelt es sich um einen Kombispeicher.

Für welche Einsatzzwecke eignen sich Schichtenspeicher?

Schichtenspeicher lohnen sich überall dort, wo sich die Arbeitsweise der Heizungsanlage nicht an die Bedarfszeiten für die Wärme anpassen lässt. Ein Gas-Brennwertkessel kann innerhalb kurzer Zeit Wärme liefern und schaltet einfach ab oder wird gedrosselt, wenn wenig oder kein Bedarf besteht. Ein Schichtenspeicher ist nicht unbedingt erforderlich.

Eine Solarthermie liefert Wärme tagsüber, wenn die Sonne scheint. Werktags benötigen die Hausbewohner aber eher abends Heizungswärme. Die Solarwärme muss zwischengespeichert (gepuffert) werden, bis du sie benötigst. Hier ist ein Schichtenspeicher unerlässlich – ganz besonders dann, wenn du in deiner Anlage Solarthermie und einen anderen Wärmeerzeuger kombinierst.

Pellet- und Hackschnitzelheizungen, Holzscheitkessel und wasserführende Kamine lassen sich ebenfalls nicht an die Bedarfszeiten für Wärme anpassen. Sie arbeiten kontinuierlich, solange sich Brennstoff in ihnen befindet. Sie lassen sich nicht beliebig anheizen, drosseln und abschalten. Auch bei diesen Wärmeerzeugern muss überschüssige Wärme zwischengespeichert werden.

Schichtenspeicher bei der Wärmepumpe

Während von 2011 bis 2015 der jährliche Absatz von Wärmepumpen stagnierte, steigen seit 2016 die Absatzzahlen deutlich. 2021 wurden rund 154.000 Wärmepumpen in Deutschland verkauft. Deshalb hier noch ein paar Worte zum Schichtenspeicher für die Wärmepumpe.

Klassische Wärmepumpen arbeiten am effektivsten, wenn sie kontinuierlich durchlaufen können. Allerdings sind die Wärmeanforderungen in einem Haushalt eben nicht durchgehend gleich. Wenn die Wärmepumpe die erzeugte Wärme nicht abgeben kann, führt das zu der sogenannten Hochdruckstörung im Kältemittelkreislauf. Die Wärmepumpe schaltet ab und arbeitet erst dann weiter, wenn sich der Druck auf das Normalmaß verringert hat.

Diesem Problem gehst du aus dem Weg, wenn die Wärmepumpe momentan nicht benötigte Wärme in einem Schichtenspeicher zwischenlagern kann.

Es gibt noch 3 weitere Aspekte, die Schichtenspeicher und Wärmepumpe zu einem effektiven Team machen:

1. Manche Stromversorger schalten in Spitzenverbrauchszeiten die Stromzufuhr für Wärmepumpen ab. In dieser Zeit kannst du benötigte Wärmeenergie aus dem Schichtenspeicher der Wärmepumpe entnehmen.
2. Andere Stromverträge gewähren günstigere Tarife, wenn Wärmepumpen in Niedriglastzeiten betrieben werden. So kannst du zum Beispiel nachts mit der Wärmepumpe günstig heißes Wasser erzeugen und für die spätere Abnahme zwischenspeichern.
3. Absolut unerlässlich ist der Schichtenspeicher, wenn du deine Wärmepumpe mit einer Solarthermieanlage koppeln willst. Das ist nur mithilfe eines Speichers möglich.
   
   

Kosten von Schichtenspeichern für die Heizung

Die Anschaffungskosten hängen von der Größe des Speichers ab. Für ein Einfamilienhaus musst du mit Einkaufspreisen zwischen 1.000 und 1.500 Euro rechnen. Der Einbau schlägt mit weiteren 500 bis 1.000 Euro zu Buche.

Zusätzliche Betriebskosten fallen durch einen Schichtenspeicher nicht an. Da er die Wärme nicht erzeugt, sondern nur speichert, verbraucht der Speicher keinen Brennstoff. Bei Heizungsanlagen entfällt der Großteil der Betriebskosten auf den Brennstoff.

Die jährliche Wartung des Speichers ist Bestandteil der Wartung der kompletten Heizungsanlage. Die Kosten „verschwinden“ daher im Gesamtblock der Wartungskosten der Heizung. Für ein Einfamilienhaus liegen die Wartungskosten im niedrigen bis mittleren dreistelligen Bereich.

Lassen sich Schichtenspeicher einfach nachrüsten?

Natürlich lassen sich Schichtenspeicher nachrüsten. Aber du solltest die Arbeiten von einem Fachbetrieb planen und durchführen lassen. Nur so kannst du sicher sein, dass der Speicher optimal zu deiner Heizungsanlage passt und den gewünschten Einsparungseffekt an Heizkosten gewährleistet.

Die Nachrüstung bietet sich besonders dann an, wenn du ohnehin einen Kesseltausch vornimmst oder einen zusätzlichen regenerativen Wärmeerzeuger (zum Beispiel Solarthermie) installieren möchtest. Sofern dein alter Heizkessel nicht schon unter den Zwangsaustausch fällt, kannst du für eine solche Sanierung meist Fördermittel beantragen.

Vor- und Nachteile von Schichtenspeichern

Welche Kriterien für und vielleicht gegen einen Schichtenspeicher für die Heizung beziehungsweise Wärmepumpe sprechen, fassen wir dir hier zusammen:

Vorteile:

• Erhöhung der Effizienz der Heizungsanlage
• dadurch Senkung der Heizungskosten
• schnelle Verfügbarkeit von warmem Wasser
• bedarfsgerechte Wasserentnahme mit unterschiedlichen Temperaturen
• durch Temperaturschichtung Bereitstellung von heißem Wasser, auch wenn der Speicher nahezu leer ist

Nachteile:

• höherer Preis als für einen einfachen Pufferspeicher
• Wärmeverluste bei mangelhafter Wärmeisolierung
• anfällig für Verkalkung bei hoher Wasserhärte, regelmäßige Wartung notwendig