Zubehör für Wärmepumpen

Pufferspeicher

Pufferspeicher dienen im Heizungs- oder Klimasystem allgemein zur Aufnahme der Heiz- bzw. Kühlenergie.
Sie stellen gewissermaßen ein Verbindungselement
zwischen der Wärmeenergieerzeugung und dem Wärmeenergieverbrauch
dar.

Pufferspeicher verhindern auf der Eingangsseite ein permanentes Ein/Ausschalten des Wärmeerzeugers (sogenanntes Takten) und gewährleisten auf der Verbrauchsseite ein ständig verfügbares Wärmeangebot.
Sie puffern gewissermaßen die Wärme - Daher auch der Name Pufferspeicher.
Für den Betrieb einer Wärmepumpe bieten verschiedene Energieversorger preisreduzierte Strom- Tarife an. In Kombination mit diesen Tarifen erfolgt eine sogenannte Spitzenlastabschaltung. Das heißt zu Zeiten besonders hohen Energieverbrauchs wird die Wärmepumpe ferngesteuert abgeschaltet. Hier ist ein Pufferspeicher zur Überbrückung dieser Pausenzeiten notwendig. Das kann mehrmals pro Tag für bis zu 3 Stunden passieren.

Sie haben weiterhin den Vorteil, die Wärmeenergie zusätzlicher Heizquellen aufzunehmen, wie z.B. Festbrennstoffkessel, Thermische Solaranlagen, Gastherme oder Ölkessel.

Es handelt sich in aller Regel um Behälter aus Stahl, mit einem Volumen von 200- 2000 Liter Rauminhalt. Sie verfügen über eine fest verbundene oder abnehmbare Isolation von 50- 120mm Stärke.
Die Bemessung des Pufferspeichervolumens richtet sich nach der Menge an Wärmeenergie, die aufgenommen werden soll. Man kalkuliert ca. 50- 70 Liter Volumen für 1kW Wärmeenergie bei Temperaturen bis 95°C.

Die Abbildung skizziert typische Pufferspeicher mit oder ohne Revisionsöffnungen:

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Brauchwarmwasserspeicher

Brauchwarmwasserspeicher dienen, wie der Name sagt, der Bereitstellung von heißem Wasser für den allgemeinen Gebrauch in Bad und Küche.
Im modernen Haushalt gewährleisten sie die hygienischen Rahmenbedingungen für Sauberkeit. Sie sind mit dem Wärmeerzeuger gekoppelt und stellen warmes Wasser auf Abruf bereit. Die Temperaturen des warmen Wassers liegen im Bereich von 45°C bis 60°C.

Temperaturen oberhalb dieses Bereiches müssen mit geeigneten Armaturen herabgemischt werden um Verbrühungen zu verhindern. Für diesen Zweck gibt es sogenannte Sicherheitstemperaturbegrenzer.

Im Bereich der Temperaturen unterhalb von 40°C besteht die Gefahr einer Legionellenbildung. Legionellen sind generell im Trinkwasser enthalten, können sich aber unter bestimmten Bedingungen explosionsartig vermehren und damit zu einer erheblichen gesundheitlichen Gefährdung werden.

Anlagenseitig sind entsprechende Maßnahmen vorzusehen, diese Legionellenvermehrung zu verhindern. Mit einer sogenannten Legionellenschaltung wird die Temperatur im Brauchwarmwasserspeicher temporär auf über 60°C aufgeheizt und damit die Legionellen abgetötet. In einer Wärmepumpe wird die Legionellenschaltung üblicherweise mit der elektrischen Zusatzheizung realisiert. MasterTherm Wärmepumpen können mit einem "Superheater" Modul ausgerüstet werden, das Temperaturen bis 70°C im Brauchwarmwasser erreichen kann.

Für Brauchwarmwasserbehälter bestehen bezüglich der Wasserqualität besondere Bestimmungen. Der Betreiber einer Anlage muss Analysen der Wasserqualität in regelmäßigen Abständen durchführen lassen. Details hierzu liefern die entsprechenden gesetzlichen Vorschriften (Trinkwasserverordnung).

Genau wie der Pufferspeicher des Heizungssystems kann der Brauchwarmwasserpeicher an anderen Heizquellen betrieben werden, wie z.B. Festbrennstoffkessel, Thermische Solaranlagen, Gastherme oder Ölkessel.

Es handelt sich in aller Regel um Behälter aus Stahl, mit einem Volumen von 100- 1000 Liter Rauminhalt. Sie sind Innen emailliert bzw. korrosionsgeschützt und verfügen über eine fest verbundene oder abnehmbare Isolation von 50- 120mm Stärke.
Die eigentliche Erwärmung des Wassers erfolgt über einen Wärmetauscher. Dadurch sind die Kreise der Heizung und des Brauchwarmwassers getrennt. Je größer die Oberfläche dieses Wärmetauschers ist, umso effektiver ist die Wärmeübertragung vom Heizsystem auf das zu erwärmende Trinkwasser. Man spricht von mindestens 2m² Wärmetauscherfläche je 10kW Heizleistung des Wärmeerzeugers.

Zusätzlichen Schutz gegen Korrosion bieten sogenannte "Opferanoden". Sie verzögern eine Korrosion durch gezielte elektrochemische Vorgänge. Aus diesem Grund nutzen sie sich gewissermaßen ab und müssen regelmäßig kontrolliert werden.

Die Bemessung des Speichervolumens eines Brauchwarmwasserspeichers richtet sich nach der Anzahl zu versorgender Personen und deren Verbrauchsgewohnheiten. Hier sind Besonderheiten der sanitären Ausstattung, wie Badewanne, Whirlpool oder Dusche und Handwaschbecken zu beachten. Ein weiteres Kriterium für die Bereitstellung von Brauchwarmwasser ist die tageszeitliche Anforderung. So sind Ballungen von Nutzern in den Morgen- und Abendstunden, sowie an den klassischen Badetagen zu berücksichtigen. Letztlich spielt auch das Vermögen der Wärmepumpe, nachströmendes Wasser nachzuheizen eine nicht unerhebliche Rolle.

Die Abbildung zeigt typische Brauchwarmwasserspeicher mit Rohrwärmetauscher:

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Heizkörper / Klimatruhen

Optimale Ergänzung zur Wärmepumpe als Heizsystem ist eine Fussbodenheizung. Die Fussbodenheizung arbeitet mit geringen Vorlauftemperaturen und kommt so der Wärmepumpentechnologie entgegen. Die Effizienz der Wärmepumpe steigt, je geringer die Differenz zwischen der Quellentemperatur des wärmeliefernden Mediums und der zu erzielenden Vorlauftemperatur des eingesetzten Heizsystems ist. as heißt also im Klartext, ein Heizsystem mit Vorlauftemperaturen zwischen 35 und 45°C ist optimal für eine Wärmepumpe.

Doch eine Wärmepumpe kann noch mehr!
Setzt man sie zur Klimatisierung ein, so kann sie im Winter - Heizen und Brauchwarmwasser bereiten und im Sommer - neben Brauchwarmwasser bereiten auch Kühlen, das kann kein anderes klassisches Heizsystem, wie Kaminofen, GasTherme oder Ölheizung. Hier sehen wir perspektivisch einen entscheidenden Vorteil: Die Möglichkeit im Sommer zu kühlen. Bedenkt man die Entwicklung bei der "Globalen Erwärmung", so muss man davon ausgehen, dass zukünftig die sommerliche Kühlung in unseren Regionen immer bedeutsamer wird.

Kühlung über die eingebaute Fussbodenheizung oder normale Heizkörper ist jedoch höchst uneffektiv. Die Problematik bei der Kühlung besteht in der sogenannten Taupunktunterschreitung.
Was heisst das?
Wenn ein Gegenstand gegenüber seiner Umgebung abgekühlt wird, so sinkt sein Vermögen, Feuchtigkeit aufzunehmen. Eine, gegenüber der umgebenden Luft kühlere Fläche führt dazu, dass sich dort Feuchtigkeit absetzt. Ein Effekt, der besonders bei Nebel beobachtet werden kann.
Im heimischen Kühlschrank ist es dann das Eis, dass sich darin als vorherige Luftfeuchtigkeit absetzt und auffriert.

Was macht man nun am zweckmäßigsten?
Hier empfiehlt sich der Einsatz von sogenannten Klimatruhen. Sie vereinen Heiz- und Kühlmöglichkeit in einem Gerät. Bei einer Klimatruhe, auch bekannt as "FanCoil" handelt es sich um einen klassischen Radiator mit einem elektrisch angetriebenen Lüfter. Er bläst, je nach Jahreszeit warme oder kalte Luft in den zu klimatisierenden Raum. Da es sich hier um sozusagen "aktive" Radiatoren handelt, kann die zur Erwärmung/ Kühlung herangezogene Fläche wesentlich kleiner gegenüber klassischen Heizkörpern gehalten werden. Ähnlich einer Nachtspeicherheizung heizt/ kühlt bereits ein Gerät mit entsprechender Leistung den gesamten Raum. Die beim Kühlen anfallende Luftfeuchtigkeit wird speziell entsorgt.

Die Geräte sind nur 13cm schlank und passen sich optimal in die Wohnumgebung ein.

Armaturen

Für den Betrieb eines Heizungssystems oder auch eines Systems zur Klimatisierung sind eine Reihe zusätzlicher Elemente erforderlich. In der Zeichnung sind diese Elemente dargestellt: So zum Beispiel sicherheitsrelevante Elemente oder Verbindungselemente.

Sicherheitselemente sind:

• Sicherheitsventile
• Ausdehnungsgefäß

Für den ordnungsgemäßen Betrieb notwendige Elemente sind:

• Entlüfter
• Filter
• Umschaltventile
• Absperrventile
• Rückschlagventile
• Fülleinrichtungen
• Thermometer
• Manometer

Dazu kommen auf der Entnahmeseite des Systems noch:

• Pumpengruppe
• Verteiler
• Mischer

Das gesamte System wird über eine Verrohrung aus Kupfer- Edelstahl- oder Verbundrohr miteinander verbunden. Für eine optimale, kurze und ansprechende Leitungsführung kommen Winkel, T-Stücke, Muffen und Abzweige zum Einsatz.

Schließlich wird das gesamte, auf Dichtheit überprüfte und abgedrückte System mit dem zu erwärmenden Heizwasser aufgefüllt.

Ein Wort zum Heizwasser. Durch langjährige Erfahrung wurde festgestellt, dass die Wasserqualität einen entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer und ordnungsgemäße Funktion des Heizungs- bzw. Klimasystems hat. Konstruktionsbedingt haben im System eingesetzte sogenannte Plattenwärmetauscher winzig kleine Öffnungen, durch die das Heizwasser strömen muss. Unbehandeltes Wasser führt auf Grund seiner möglichen chemischen Bestandteile dazu, diese Öffnungen zu verschließen und somit die Kapazität und Funktion des Wärmetauschers lahm zu legen. Mit der Zeit eintretender Leistungsverlust einer Wärmepumpe kann darauf hindeuten.

Für die Behandlung des Heizwassers gibt es spezielle Verfahren, der Installateur kann sie darüber genau informieren.