_Gebäudetechnik
Wärmespeicherung
Arten und Funktionsweise
Ganz gleich ob mit fossilen oder regenerativen Energielieferanten – thermische Energie zur Warmwasserbereitung oder Beheizung von Gebäuden lässt sich nur dann effektiv nutzen, wenn die erzeugte Wärme gespeichert werden kann. Nur so können eventuell auftretende Differenzen und Schwankungen zwischen erzeugter und verbrauchter Wärmeleistung ausgeglichen und zeitlich entkoppelt werden.
Gallerie
Zum einen lassen sich Wärmespeicher (WS) nach der Zeitdauer einteilen, über die die erzeugte Wärmenergie gespeichert werden soll. Dazu gehören z.B. Puffer-, Kurzzeit- oder Langzeitspeicher. Zum anderen werden WS nach deren grundlegendem Arbeitsprinzip in sensible, latente oder thermodynamische Speicher unterschieden.
Pufferspeicher
Pufferspeicher kommen meist bei Wärmepumpen
oder BHKW-Modulen zum Einsatz. In Form großer
Wassertanks mit unterschiedlichem Fassungsvermögen speichern sie
das Heizungswasser stunden- oder tageweise. So wird einerseits die
Einschalthäufigkeit des Wärmeerzeugers vermindert, andererseits die
Wärmeverteilung hydraulisch entkoppelt. Auf diese Weise lässt sich
beispielsweise der Wirkungsgrad verbessern.
Kurzzeitspeicher
Mit einer Speicherdauer von bis zu zwei Tagen wird diese Art von
Wärmespeicher hauptsächlich bei Holzkesseln, Solar- oder
Brauchwasserspeichern eingesetzt, um Wärmeangebot und -nachfrage
auszugleichen. Die Wärme muss nicht gleichzeitig erzeugt und wieder
verbraucht werden.
Langzeitspeicher
Langzeitspeicher, auch Saisonalspeicher genannt, können über Wochen
oder Monate Wärme speichern und eignen sich um den Übergang von der
warmen zur kalten Jahreszeit zu überbrücken. Überschüssige Energie,
die während der Sommermonate z.B. mittels Solar-
oder Geothermie erzeugt worden ist, kann im Erdreich
oder im dort zirkulierenden Grundwasser eingelagert werden. Das
Ungleichgewicht zwischen Wärmeangebot und -bedarf wird so
minimiert.
Sensible Wärmespeicher
Diese Speicher nutzen die sogenannte sensible oder fühlbare Wärme
von flüssigen oder festen Speichermedien wie Wasser, Magnesit,
Beton oder Erde. Die Energieaufnahme und -abgabe erfolgt durch
Temperaturänderung des Speichermediums. Während beim Lagevorgang
die Wärme einem Speichermedium zugeführt wird, welches daraufhin
seine Temperatur erhöht, gibt das Medium beim Entladen die
gespeicherte, thermische Energie wieder ab, die dann u.a. zum
Heizen genutzt werden kann. Anwendungsbeispiele sind z.B.
Heißwasser- oder Dampfspeicher sowie Kies-Wasser- oder
Erdsondenwärmespeicher.
Latentwärmespeicher
Diese Art von Speicher macht sich die Änderung des
Aggregatzustandes, von fest zu flüssig oder umgekehrt, zunutze.
Gefüllt sind die Speicher mit PCM (engl. Phase Material Change, dt.
Phasenwechselmaterial). Ändert ein Speichermedium seinen
Aggregatzustand, so muss es Wärme aufnehmen. Die latente Wärme
bleibt dabei im Stoff gebunden und kann durch physikalische
Einwirkungen zu einem späteren Zeitpunkt wieder freigesetzt und
nutzbar gemacht werden. Zur Wärmespeicherung eignen sich
Salzhydrate oder Paraffine, zur Kältespeicherung Wasser oder
wässrige Salzlösungen.
Thermodynamische Speicher
Thermodynamische Speicher sind reversible Systeme, welche sich in
Sorptionsspeicher und Speicher mit reversiblen chemischen Bindungen
unterteilen lassen. Während sich Letztere noch weitgehend im
Forschungs- und Entwicklungsstadium befinden, werden Erstere
zumeist in Form von Adsorptionsspeichern mit Wasser als
Arbeitsmedium genutzt. Dabei funktioniert einer solcher Speicher
wie folgt: Dem festen Speichermedium wird Luft mit einer hohen
Temperatur zugeführt. Dadurch kondensiert das im Speichermedium
enthaltende Wasser, der entstandene Dampf wird entzogen. Dieser
Dampf wird in einem Kondensator wieder verflüssigt, das Wasser
bleibt dort. Beim Entladen (Adsorption) verdampft das Wasser
abermals durch das Zuführen von Wärme. Dieser Dampf lagert sich an
das Sorptionsmaterial (in der Regel Stoffe mit großer innerer
Oberfläche und hygroskopischen Eigenschaften wie Zeolithen oder
Silikagele), dabei wird Energie freigesetzt und die Luft
erwärmt.
Fachwissen zum Thema
Baunetz Wissen Gebäudetechnik sponsored by:
Stiebel Eltron | Kontakt 0 55 31 - 702 702 | www.stiebel-eltron.de