Schichtenspeicherung

Im Gegensatz zur Kaskadenschaltung kann eine Speicherung auch über spezielle Ventile (bi- und multivalente Mischer) in großvolumigen Speichern erfolgen. Dabei wird über eine Regelung der Speicher schichtweise geladen. Mit den gleichen Ventilen kann auch die Wärme schichtweise entnommen werden.

Aber auch ohne Spezialventile ist eine Wärmeschichtung in Speichern möglich. Wenn ein Speicher hoch genug ist und einen größeren Durchmesser hat, dann wird sich bei einer "sanften" Ladung (geringe Fließgeschwindigkeit bei der Ladung) das warme Wasser schichtweise einlagern. Eine andere Art der Schichtenspeicherung wird durch einen Thermosiphonspeicher erreicht. Aber auch durch den Einsatz von mehreren Wärmetauschern (bi- oder multivalente Speicher) in verschiedenen Höhen im Speicher und mit verschieden hohen Temperaturen kann eine Schichtung aufgebaut werden.

In allen Fällen darf bei der Entnahme die Schichtung nicht durch zu hohe Fließgeschwindigkeiten zerstört werden.

In dem Thermosiphonspeicher (Schichtenladespeicher) wird das Funktionsprinzip ausgenutzt, dass warmes Wasser eine geringere Dichte hat als kaltes und daher leichter ist und nach oben steigt. Um den Wärmetauscher (Solar- oder Heizungsanlage) ein Wärmeleitrohr angeordnet. Das Wärmeleitrohr ist unten mit einer Öffnung versehen, durch die das zu erwärmende Trinkwasser einströmt. Das Wasser erwärmt sich und steigt im Wärmeleitrohr nach oben, ohne sich mit dem umgebenden kälteren Wasser im Speicher zu vermischen. Im oberen Bereich dieses Wärmeleitrohrs sind in regelmäßigen Abständen Ausströmöffnungen mit temperaturgesteuerten Rückschlagklappen eingesetzt, durch die das erwärmte Wasser in die Schicht des Speichers mit gleicher Temperatur gelangt.

Der multivalente Mischer hat 5 Anschlüsse. Er kann handbetätigt oder automatisch mit Stellmotor und Regelung betrieben werden.

Als Zonenmischer mit einem Stellmotor und einer Regelung können sie die Zonen eines Pufferspeichers beladen oder entladen.

Eine spezielle Ausführung eines 4-Wege-Mischers ist der bivalente Mischer. Dieser Mischer mit rotierendem Einsatz wurde für bivalente Heizungsanlagen (Hybrid-Heizung) konstruiert. Mit einem Stellmotor und einem Regelgerät kann die Wärme von 2 verschiedenen Wärmequellen verteilt bzw. gemischt werden.

Einsatzmöglichkeiten

1. Der BIV-Mischer hat zwei Zuläufe, an die zwei verschiedene Wärmequellen angeschlossen werden. Hier wird zwischen einer Primär- und Sekundärwärmeqelle unterschieden wird. Zuerst öffnet der Primäranschluss. Wenn die Wärmezufuhr nicht ausreicht wird der Sekundäranschluss und über einen Mischbetrieb wird die Warme weitergegeben. Bei voller Leistungsanforderung ist nur noch der Sekundäranschluss geöffnet. Man könnte auch sagen, dass dieser Mischer die Funktion von zwei 3-Wege-Mischern übernimmt.

2. Bei dem Einsatz an einem Pufferspeicher wird der Mischer an dem oberen und mittleren Anschluss des Speichers angeschlossen. So kann entweder die höhere Temperatur, die kühlere Temperatur aus der Mitte oder eine Mischtemperatur in die Heizungsanlage gegeben werden. Dies hat den Vorteil, dass die höhere Temperatur im Speicher zwischenzeitlich zur Trinkwassererwärmung genutzt werden kann. Der Heizungsrücklauf wird unten am Speicher angeschlossen.

3. Eine dritte Einbaumöglichkeit ist das Beladen eines Pufferspeichers.

Die Ladung eines Warmwasserspeichers (Trinkwassererwärmung) kann herkömmlich über einen in dem Speicher eingebauten Wärmetauscher (Rohrbündel) oder durch einen externen Plattenwärmetauscher (PWT) erfolgen.

Ein Schichtenspeicher, der über einen externen Plattenwärmetauscher geladen wird , stellt schon nach kurzer Aufheizzeit eine Nutztemperatur zur Verfügung.

Bei diesem System entnimmt eine Umwälzpumpe das Wasser aus dem unteren, kälteren Speicher-bereich und speist das über den PWT aufgeheizte Wasser oben in den Speicher (Obenladung) und schichtet entsprechend der Ladezeit das warme Wasser ein.

Dadurch steht schon nach kurzer Zeit warmes Wasser in brauchbarer Temperatur zur Entnahme zur Verfügung. Die Art der Ladung ist besonders bei kleineren Heizleistungen, so z. B. bei modellierende Brennwertthermen mit geringer Maximal-Leistung, Wärmepumpen oder thermischen Solaranlagen, von Vorteil.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass gegenüber der Rohrschlangenwärmeübertragung die Speichergröße kleiner gewählt werden kann. Dadurch werden auch die Bereitschaftsverluste und Legionellenproblematik reduziert.

Bei dem drucklosen Pufferspeicher befindet sich der Wasserdruck nicht im eigentlichen Speicher, sondern sich nur in den Rohrleitungen. Dieser Speicher lässt sich einfacher in bestehende Gebäude wegen der oft engen Türen und Treppenabgänge einbauen.

Hierfür wird ein im Keller geschweißter Tank verwendet. Dieser Wärmespeicher für Heizung und Warmwasser ist ein sehr einfach zu erstellender Kunststofftank mit 4.000 bis 6.000 Litern Inhalt (z. B. 1,5m x 1,5m und 2m hoch fassen gut 4.000 Liter). So wird ein kompaktes und größeres Volumen hergestellt.

Mit Wärmeleitkörper und Doppeltrichter schichtet dieser Speicher warmes Wasser oben ein und führt kaltes nach unten. Als weiteren wesentlichen Vorteil wird mit dieser Technik die Bildung bzw. Vermehrung von Bakterien (Legionellen) im warmen Wasser verhindert.