Wärmespeicher als Bestandteil der Heizung

Drei Arten der Wärmespeicher im Vergleich

Wärmespeicher haben die Aufgabe, thermische Energie aufzunehmen, zu bevorraten und zeitversetzt wieder abzugeben. Abhängig von ihrer Funktionsweise lassen sich dabei grundsätzlich drei Arten voneinander unterscheiden.

• Sensible Wärmespeicher: Materialien wie Beton, Erde oder Wasser nehmen Wärme auf. Während das passiert, steigt die Temperatur der Medien an. Der Aggregatzustand bleibt dabei in der Regel gleich. Typische Beispiel sind Heizwasserpufferspeicher oder Warmwasserspeicher. 
• Latentwärmespeicher: Bei dieser Art der Wärmespeicher nehmen Medien (meist Paraffine oder Salzhydrate) thermische Energie auf, wobei sich ihr Aggregatzustand verändert. Geht dieser später in den Ausgangszustand, geben die Speicher thermische Energie wieder ab. Die Temperatur der Speichermedien verändert sich während dessen kaum. Ein Beispiel ist der Eisspeicher. 
• Sorptions- oder thermochemische Wärmespeicher: Diese Speicherart setzt auf thermochemische Vorgänge, um Energie lange und nahezu verlustfrei zu bevorraten. Ein Beispiel sind sogenannte Zeolithspeicher. Dabei handelt es sich um Gesteine mit einer sehr porösen Oberfläche. Diese kann viel Wasser aufnehmen und in sich bevorraten. 

Wärmespeicher für unterschiedlich lange Zeiten

Wärmespeicher können sowohl mit einem Heizsystem mit erneuerbaren, als auch fossilen Energien genutzt werden. Kategorisieren lassen sie sich dabei nicht nur nach ihrem Funktionsprinzip, sondern auch nach der Dauer Energiebevorratung. Zu nennen sind dabei:

• Pufferspeicher
• Kurzzeitspeicher
• Langzeitspeicher

Pufferspeicher

Bei Pufferspeichern handelt es sich um große Wassertanks mit unterschiedlichem Fassungsvermögen. Diese nehmen erwärmtes Heizungswasser von einer Wärmequelle auf und halten diese durch eine starke Isolierung in ihrem Inneren. Benötigt das Haus thermische Energie, strömt das heiße Wasser aus dem Vorrat zu den entsprechenden Verbrauchern. Neben dem Raumheizsystem kann das auch die Warmwasserbereitung sein. In diesem Fall handelt es sich um einen Warmwasser-, einen Kombi- oder einen  Hygienespeicher. Kombinieren lassen sich Pufferspeicher zum Beispiel mit einer  Holzheizung, einem BHKW oder einer Wärmepumpe. Die Wärmespeicher sorgen dabei immer für einen gleichmäßigen sowie effizienten und sparsamen Betrieb der verschiedenen Wärmeerzeuger.

Kurzzeit- und Langzeitspeicher

Kurzzeit- und Langzeitspeicher unterscheiden sich nach ihrer Speicherdauer. Kurzzeitspeicher können die thermische Energie für etwa ein bis zwei Tage abspeichern. Da die Wärme nicht zum identischen Zeitpunkt erzeugt und wieder abgegeben werden muss, kommen diese Installationen beispielsweise bei Holzkesseln und  Stromspeichern  zum Einsatz. Langzeitspeicher können thermische Energie sogar für Monate konservieren, wodurch sie sich hervorragend eignen, um die Übergangszeit vom Sommer zum Winter zu überbrücken. Auch dieser Vorgang resultiert in einer gesteigerten Effizienz und geringeren Heizkosten. Während für Kurz- und Langzeitspeicher Pufferspeicher zum Einsatz kommen, unterscheiden sie sich vor allem in ihrer Dimensionierung. So sind Langzeitspeicher um einiges größer, um mehr Energie bevorraten zu können.  

Langzeitspeicher  werden vor allem mit Sonnenkollektoren angewandt

Derartige saisonale Speicher erreichen schon in Einfamilienhäusern eine Füllmenge von rund 10.000 Litern. Sie werden vor allem mit  Sonnenkollektoren  angewandt, um überschüssige Energie aus dem Sommer auch im Winter zum Heizen nutzen zu können.

Messbare Kennzahlen der Wärmespeicher

Wie so häufig bei technischen Anlagen lässt sich natürlich auch die Leistung der Wärmespeicher messen. Am wichtigsten sind dabei die folgenden fünf Kennzahlen:

• Nutzungsgrad: Der Kennwert beschreibt die Effizienz des Wärmespeichers über das Verhältnis von nutzbarer zu zugeführter Energie. Da vor allem Pufferspeicher im Laufe der Zeit Energie verlieren, sinkt der Nutzungsgrad mit der Speicherdauer. Ein hoher Nutzungsgrad steht hingegen für sehr geringe Speicherverluste und somit auch für eine hohe Effizienz.
• Energiedichte: Der Kennwert beschreibt, wie viel Energie in einen Speicher passt. Er bezieht sich dabei in der Regel auf das Volumen und lässt sich zum Beispiel mit der Einheit Kilowattstunden pro Kubikmeter angeben.
• Be- und Entladezeit: Diese Größe gibt an, wie lange es dauert, den Wärmespeicher komplett zu be- oder zu entladen. Der Kennwert ist damit besonders wichtig für die Auswahl von Systemen, die genau zu einem Einsatzzweck passen. 
• Speichertemperatur: Die Speichertemperatur beschreibt das maximale Temperaturniveau der Wärmespeicher. Während Speicher für eine Fußbodenheizung theoretisch mit niedrigen Temperaturen auskommen, müssen Trinkwasserspeicher (auch Brauchwasserspeicher) heißes Wasser bevorraten. 
• Speicherzyklen: Der Kennwert beschreibt die Langlebigkeit von Wärmespeichern. Er gibt also an, wie oft sie sich be- und entladen lassen, ohne an Kapazität zu verlieren.

Darüber hinaus gibt es eine Reihe weiterer Kennwerte für Wärmespeicher, die in verschiedenen Einsatzbereichen relevant sein können. Sie sind in der Regel den Datenblättern der verschiedenen Systeme zu entnehmen und müssen immer zum Einsatzzweck passen.