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Solarenergie: Wozu Schichtspeicher?

Was ist eigentlich ein Schichtspeicher? Ein Schichtspeicher ist ein Wärmespeicher, in dem der Wärmeträger - meist Wasser - nach der Temperatur geschichtet wird: Warmwasser im oberen Bereich und kälteres Wasser unten. Das leichtere Warmwasser bleibt dank der Schwerkraft über den dichteren kalten Schichten.Was ist eigentlich ein Schichtspeicher? Ein Schichtspeicher ist ein Wärmespeicher, in dem der Wärmeträger - meist Wasser - nach der Temperatur geschichtet wird: Warmwasser im oberen Bereich und kälteres Wasser unten. Das leichtere Warmwasser bleibt dank der Schwerkraft über den dichteren kalten Schichten. Bei der Aufheizung und bei der Wärmeentnahme wird mit geeigneter Technik dafür gesorgt, dass das Wasser entsprechend seiner Temperatur in geeigneter Höhe eingeschichtet wird. In einem einfachen Warmwasserspeicher wird der gesamte Speicherinhalt auf eine einheitliche Temperatur aufgeheizt. Im Schichtenspeicher hingegen werden vorrangig die oberen Wasserschichten erwärmt, während die Temperatur unten im Speicher zunächst noch kühl bleibt.

Welche Vorteile bietet die Temperaturschichtung? Da zunächst der obere Speicherbereich erwärmt wird, steht bereits nach vergleichsweise kurzer Aufheizzeit Warmwasser mit einer nutzbaren Temperatur zur Verfügung. Mit einer Solaranlage kann so auch an einem Tag mit geringerer Sonneneinstrahlung Warmwasser zum Duschen etc. erzeugt werden, während ohne Schichtung der ganze Speicher nur lauwarm würde.

[IMG]solarenergie2[1].jpg[/IMG]Aber auch das kalte Wasser am Speicherboden hat Vorteile: Der Wirkungsgrad der Sonnenkollektoren ist bei kleinen Temperaturen höher, da hier auch die Wärmeverluste geringer sind. Dank der Schichtung wird möglichst kaltes Wasser in die Kollektoren gepumpt; so werden dort die Wärmeverluste vermindert. Auch für die Nutzung von Nah-/Fernwärme mit Kraft-Wärme-Kopplung, oder beim Betrieb von Wärmepumpen und Brennwertkesseln hat ein Schichtenspeicher positiven Einfluss auf den Wirkungsgrad.

Wie funktioniert ein Schichtspeicher? Der Solar-Wärmetauscher befindet sich unten im kältesten Speicherbereich. Bei Schichtspeichern verhindert z. B. ein Gehäuse um den Wärmetauscher eine Durchmischung mit dem Kaltwasser. Ein Aufströmrohr an diesem Gehäuse sorgt dann dafür, dass das erwärmte Speicherwasser in den oberen Speicherbereich aufsteigt. Bei der Entnahme von Warmwasser verhält es sich umgekehrt: Der Brauchwasserwärmetauscher sitzt oben im wärmsten Bereich des Speichers und leitet dann das abgekühlte Wasser im Speicher nach unten. Die CONUS und SOLUS-Speicher mit ihrer Anordnung der Wärmetauscher und der ausgeklügelten Consolar-Schichtenleittechnik sind ein besonders effizientes Beispiel für diesen Speichertyp. Im Polypropylentank des CONUS ist dank der geringen Wärmeleitfähigkeit die Schichtung noch stabiler als in einem Stahlspeicher.

Einsatzbereiche von Schichtenspeichern:

Schichtenspeicher werden als Solarspeicher für die Warmwasserbereitung und für Systeme zur teilsolaren Raumheizung eingesetzt. Ihr Anwendungsbereich erstreckt sich vom Einfamilienhaushalt bis hin zu Großanlagen. Im Vergleichstest von Stiftung Warentest 98/3 wurde ein System mit Consolar-Schichtenleittechnik zur teilsolaren Raumheizung von Einfamilienhäusern als "sehr gute Anlage mit sehr hoher Effizienz und innovativem Anlagenkonzept" beschrieben.

Nutzen der solaren Heizungsunterstützung:

Das erstaunliche Ergebnis einer Simulationsstudie /1/ ist, dass bereits bei einer Solaranlage mit 6 qm Kollektorfläche 17 % mehr Solarenergie genutzt werden kann, wenn zusätzlich zur Warmwasserbereitung Solarwärme in die Heizung gespeist wird. Bei einer Vergrößerung der Kollektorfläche auf 10 qm steigt die genutzte Solarenergie sogar um 62%.

"Einfache Systeme zur solaren Heizungsunterstützung", Axel Horn, Achtes Symposium Thermische Solarenergie, 1998

Weitere Informationen: Consolar GmbH, Dreieichstr. 48 60594 Frankfurt M.

Consolar GmbH
http://www.consolar.de

- http://www.baumagazin.de/224