Ein Pufferspeicher ist ein mit Wasser gefüllter Wärmespeicher in einer Heizungsanlage. Er gleicht die Differenz zwischen erzeugter und verbrauchter Wärmeleistung aus und entkoppelt damit die Wärmeerzeugung zeitlich vom Verbrauch. Das verbessert Betriebsverhalten, Wirkungsgrad und Haltbarkeit des Wärmeerzeugers.
Warum überhaupt ein Speicher
Festbrennstoffkessel erreichen ihren besten Wirkungsgrad unter Volllast und lassen sich schlecht herunterregeln. Ohne Puffer müsste der Kessel im Taktbetrieb fahren, was Effizienz kostet und durch Kondensatbildung die Lebensdauer verkürzt. Mit Speicher heizt der Kessel gleichzeitig den Heizkreis und den Puffer; ist das Brenngut verbrannt, wird die Anlage aus dem Puffer gespeist. Auch Pelletheizungen arbeiten so in den Übergangszeiten ohne ständiges Ein- und Ausschalten.
Das Gegenkonzept ist die Erzeugung nach Bedarf: Ein Durchlauferhitzer arbeitet nach dem Just-in-time-Prinzip und kommt ganz ohne Speicher aus. Das ist nur wirtschaftlich, wenn die Wärmequelle sehr schnell schaltbar ist und auch in Teillast einen guten Wirkungsgrad behält.
Temperaturschichtung und Schichtladespeicher
Weil warmes Wasser leichter ist als kaltes, stellt sich im Speicher von selbst eine Temperaturschichtung ein: oben heiß, unten kalt. Damit sich die Schichten nicht durchmischen, wird das Wasser über ein Rohr mit vielen kleinen Bohrungen über die gesamte Behälterlänge ein- und ausgeleitet. Ein Schichtladespeicher nutzt den Effekt gezielt und kann auch schwach erwärmtes Wasser einschichten, während oben noch heißes Wasser steht — ein Vorteil bei bedecktem Himmel, wenn der Solarkreis nur ein niedriges Temperaturniveau erreicht.
Hydraulik: zwei oder drei Kreisläufe
- Ladekreis: Eine Ladepumpe verbindet den Kessel mit dem Speicher. Eine Temperaturdifferenzregelung vergleicht Kessel- und Speichertemperatur und schaltet die Pumpe ein, sobald der Kessel um einen einstellbaren Wert wärmer ist — üblich sind 2 bis 20 Kelvin.
- Heizkreis: Die Heizkreispumpe entnimmt die benötigte Wärme, gesteuert über einen Raumtemperaturregler mit Thermostat.
- Trinkwasserkreis: Bei getrenntem Warmwasserspeicher kommt ein dritter Kreislauf mit eigener Ladepumpe hinzu. Eine Vorrangschaltung schaltet während des Ladevorgangs die Heizkreispumpe ab, damit auch bei kalten Außentemperaturen genug Warmwasser entsteht.
Auslegung und Bauformen
Bei feststoffbefeuerten Zentralheizungen hat sich ein Volumen von 60 bis 70 Litern je Kilowatt Heizleistung als Kompromiss zwischen Speichervorrat und Wärmeverlusten bewährt. Für Einfamilienhäuser üblicher Größe reichen gut gedämmte Pufferspeicher mit 800 bis 2000 Litern. Pufferspeicher mit integrierter Trinkwassererwärmung heißen Kombispeicher und arbeiten nach der Tank-im-Tank-Lösung; erfolgt die Erwärmung im Durchflussprinzip, spricht man von einer Frischwasserstation.
Bei Wärmepumpen ist ein Puffer nicht zwingend erforderlich, erfüllt aber wichtige Aufgaben: Er verlängert die Laufzeit, senkt die Schalthäufigkeit, dient als Wärmereserve für die Abtauung bei Luft-Wasser-Geräten und entkoppelt Wärmeerzeuger und Heizkreis hydraulisch. Kleine Temperaturdifferenzen im Speicher nutzen der Jahresarbeitszahl: Je niedriger die Vorlauftemperatur, desto besser der Jahreswert — den Sollwert gibt die Heizkurve vor.
Abgrenzung
Der Pufferspeicher ist eine Bauform des Wärmespeichers und arbeitet sensibel, gibt also Wärme über Temperaturänderung ab — im Gegensatz zum Eisspeicher, der den Phasenwechsel nutzt und als Wärmequelle der Wärmepumpe dient. Große Pufferspeicher in Wärmenetzen werden als Fernwärmespeicher bezeichnet und gleichen dort die Tagesspitze gegen die nächtliche Erzeugung aus.
Verwandte Grundlagen: Wärmepumpe · Wärmespeicher · Fernwärme · Abwärme