Warum gibt es den Wasserspeicher bei Wärmepumpen?

Wasserspeicher, Direktkondensations-Speicher, Frischwasserspeicher, Pufferspeicher – alles Namen für den Weggefährten der Wärmepumpe, der die Wärme für den Haushalt speichert und bei Bedarf verteilt. Die Wärmepumpe nutzt den Wasserspeicher, an dem es seine Energie abgibt. Der Speicher hält die Wärme bereit und gibt sie bei Bedarf für die Heizkörper oder Erhitzung des Trinkwassers ab. Doch welche Speicherarten gibt es, wie ist er aufgebaut und worauf sollte man beim Kauf eines Wasserspeichers achten?

 

Direktkondensation vs. Konventionell

Bei der Aufbauart eines Wasserspeichers unterscheidet man zwischen zwei Arten: Direktkondensation und konventionelle Brauchwasserspeicher. Beide Prinzipien vereint, dass eine Speichermasse von mehreren Hundert Litern Wasser mit der Wärmepumpe erhitzt und für den Haushalt bereitgestellt wird. Unterscheidungen gibt es hier vor allem bei der Art der Wärmeabgabe und der Trinkwasseraufbereitung.

Direktkondensation:
Die Wärmepumpe gibt bei der Direktkondensation ihre Energie direkt ab und erhitzt hier das Speicherwasser (siehe Grafik oben links). Die Fußbodenheizung fließt im unteren Teil der ruhenden Schicht des Speichers. Wird heißes Trinkwasser (zum Beispiel zum Duschen) benötigt, läuft das kalte Wasser über eine eine dünne Rohwendel durch das ruhende erhitzte Wasser und heizt sich hierbei nach oben hin auf. Durch diese Technologie kann auf einen Heizstab verzichtet werden – die Wärmepumpe läuft monovalent, also ohne elektrische Zusatzheizung und spart somit weiter Energie. Weiterer Vorteil: Das Trinkwasser ist, wenn man es mit einem  frisch gezapft.

Konventionell:
In konventionellen Heizsystemen können Wärmepumpen nur über zusätzliche Wärmetauscher, Umlenkventile und Pumpen eingebunden werden (siehe Grafik oben rechts). Große Volumenströme zerstören dabei die Temperaturschichtung im Speicher, ein elektrischer Heizstab ist meist notwendig. Hohe Rücklauftemperaturen bei der Erwärmung des Trinkwassers lassen die Wärmepumpe zusätzlich nur ineffizient arbeiten. Auch ist das Trinkwasser bei dieser Technologie nicht frisch, denn es läuft nicht separat, sondern wird von der Speichermasse entwendet. Einziger Vorteil: Speicher dieser Art sind günstiger.

 

Worauf man beim Kauf achten sollte

Die wichtigsten Kriterien bei der Auswahl eines Frischwasserspeichers sind

  • hohe Effizienz,
  • Legionellenschutz,
  • die Einbindung einer Einzelraumregelung und
  • die Möglichkeit zur Einbindung weiterer Wärmeerzeuger.

Kompromisse hierbei sollte man (wenn überhaupt) nur bei den letzten beiden Punkten eingehen. Erfüllt der zukünftige Wasserspeicher alle Kriterien, steht einem Kauf nichts mehr im Wege.

 

Ablauf

Im Folgenden wird der Direkt-Kondensations-Speicher näher erläutert. Das Kältemittel der Wärmepumpe kondensiert hierbei direkt innerhalb des Wasserspeichers. Es gibt die gesamte Energie an das ruhende Wasser im Speicher ab.

 

 

1: Kaltes Trinkwasser strömt bei Bedarf in den Speicher und fließt in einer Rohrwendel durch das ruhende, zunehmend heiße Speicherwasser aufwärts. Dabei findet durch das nach oben heißer werdende Wasser im Speicher ein Temperaturaustausch statt, sodass das Wasser in der Wendel zunehmend beheizt wird.

2: Das Wasser für die Fußbodenheizung wird direkt aus dem Speicherwasser gewonnen, das bei 32 °C abgezapft wird. Die Temperatur des rücklaufenden Wassers beträgt 28 °C. Erneuter Wärmeaustausch im unteren Teil des Speichers bewirkt, dass das erneut zulaufende Wasser 32 °C beträgt.

3:  Das Kältemittel der Wärmepumpe erreicht den Speicher mit einer Temperatur von 70 °C und gibt seine Energie an das Speicherwasser ab, durch welches es in einer Rohrwendel geführt wird: im oberen Teil erwärmt das so heiße Speicherwasser das Trinkwasser in der zweiten Rohrwendel, im unteren Teil des Speichers wird das Speicherwasser zur direkten Erwärmung des Wassers der Fußbodenheizung genutzt.

4:  60 °C heißes Trinkwasser verlässt den Speicher und steht zum heißen Baden zur Verfügung.