Puffer- und Kombispeicher für moderne Holzheizungen

Der Pufferspeicher als einfachste Lösung ist in d. R. ein mit Wasser gefüllter und gut isolierter Behälter. Bei modernen Holzheizungen ist er unbedingt erforderlich.

Der Puffer garantiert eine gute Verbrennung, Einhaltung der Abgaswerte, hohen Wirkungsgrad unterhalb des Minimalleistungsbereiches des Kessels und speichert überschüssige Energie, die momentan nicht benötigt wird, um sie später wieder für die Heizung und Warmwasserbereitung abzugeben.

(Direktentnahme von Warmwasser ist nicht möglich).

Es gibt noch verschiedene andere Speichersysteme mit unterschiedlichen Anwendungen, z. B. Kombispeicher als Tank in Tank-System oder Schichtenspeicher. Beim Tank in Tank-System ist z. B. der Warmwasserboiler im Puffer integriert.

 !  Die Auswahl und auch die Größe sollte keinesfalls alleinig dem Heizungsinstallateur überlassen werden, besonders wenn der Installateur die Auslegungskriterien (s. unten) nicht ausführlich mit Ihnen durchspricht.

Mehr unter Solarspeicher > Speichersysteme.

Pufferspeichervolumen - Grundlagen

Pufferspeicher für Standardanlagen

Aufgabe

Der Pufferspeicher muss in der Übergangszeit die überschüssige Wärme einer Kesselfüllung aufnehmen können (Lastausgleich), die momentan nicht benötigt wird.

Er sollte auch dann die Wärmemenge einer kompletten Kesselfüllung aufnehmen können, wenn keine Wärme abgenommen wird.

Beim Erreichen der max. Puffertemperatur sollte dabei das Holz möglichst komplett durchgebrannt sein (rotglühende Holzkohle).

Im Winter, wenn der Kessel im Volllastbetrieb läuft, hat der Puffer in d. R. keine Bedeutung, da kaum überschüssige Wärme anfällt.

Nachteile im Winter

- Nachlegeintervalle sind vom Füllraumvolumen und der

  Außentemperatur abhängig

- Kürzere Entladezeiten, geringere Speicherkapazität

- Im Winter muss mehrmals am Tage nachgelegt werden

Vorteile

- Weniger Nachlegeintervalle in der Übergangszeit

- Im Sommer muss in d. R. nur 1 bis 2x pro Woche angefeuert

  werden (WW-Bereitung)

- Ganzjährig guter Kesselwirkungsgrad, optimaler Abbrand

- Weniger Platzbedarf erforderlich (Raumhöhe 2,25 m,

  Türbreite ab 0,8 m ausreichend)

- Spätere Nachrüstung in d. R. möglich

- Relativ geringer Aufwand für Regelung und Hydraulik

- Kostengünstige Lösung bzgl. Investkosten

Puffervolumen

Richtwert ca. 50-55 l/kW Feuerungswärmeleistung.

Anwendungsempfehlung

- Bei Kombination mit zweitem Energieträger (Öl, Gas etc.)

- Bei nachträglicher Kombination mit Holz und Platzproblemen

- Wenn im Winter mehrmaliges Nachlegen am Tag möglich ist

- Bei Kombinationen mit ca. < 50% Holzanteil

Pufferspeicher für Komfortanlagen

Aufgabe

Der Pufferspeicher muss in der Übergangszeit und im Winter die überschüssige Wärme einer bis mehrerer Kesselfüllung aufnehmen können, die momentan nicht benötigt wird und im Winter mindestens einen Tag oder mehr speichern.

Nachteile

- Sofern die Kesselleistung nur nach dem Wärmebedarf ausgelegt

  wurde, ist je nach Außentemperatur mehrmaliges Nachlegen

  pro Tag erforderlich.

  Kessel muss demzufolge überdimensioniert werden

- Höhere Investkosten durch aufwendigere Regelung, Hydraulik,

  evtl. mehrere Puffer, hochwertige Pufferisolierung

- Größerer Platzbedarf durch mehrere Puffer

- Raumhöhe für Puffer (1.000 l) ca. 2,30 m,

  lichte Türbreiten > 0,9 m erforderlich

Vorteile

- Lange Entladezeiten, große Wärmekapazität

- Lange Nachlegeintervalle im Winter (ca. 0°C) 1x pro Tag

  oder länger

- Es kann komfortabel ganzjährig nur mit Holz geheizt werden

- Keine Kombination mit Öl/Gas erforderlich

- Maximale Energiekosteneinsparung

- Bei Neubau nicht unbedingt zweites Heizsystem erforderlich

Puffervolumen

Richtwert ca. 100 l/kW Feuerungswärmeleistung oder je nach Anforderungen auch größer.

Anwendungsempfehlung

- Bei Ganzjahresheizung mit höchstem Komfort nur mit Holz

- Bei Neubau bzw. wenn noch keine Heizung vorhanden ist

Bedarfsoptimierte Pufferbeladung (Beispiel)

Eine bedarfsoptimierte Pufferbeladung ist nur mit einem entsprechend abgestimmten Regelsystem möglich.

Funktion

Nach dem Aufheizen der Heizungsanlage erfolgt die Pufferbeladung mit der kleinsten möglichen Kesselleistung und einer Kesseltemperatur von 80°C.

Dazu wird die Kesselkreispumpe so angesteuert, dass die Kesseltemperatur auf 80°C gehalten wird.

Erhöht sich in dieser Funktion die abgenommene Leistung der Heizungsanlage, wird zuerst die die zusätzlich benötigte Leistung aus dem Puffer genommen.

Erst wenn die Puffertemperatur unter der Solltemperatur der Heizungsanlage sinkt, wird die Kesselleistung wieder freigegeben und die benötigte Energie aus dem Kessel genommen.

Vorteile

- Verlängerung der Brenndauer um bis zu 100% in den

  Übergangszeiten; kein neues Anheizen nötig.

- Niedrigere Abgastemperatur und damit höherer Wirkungsgrad.

- Bauteilbelastungen werden reduziert durch kürzere Laufzeiten

  im Nennlastbetrieb.

- Nach dem Abbrandende wird die Restenergie im Kessel der

  Heizungsanlage noch gezielt zugeführt.

  Die Stillstandsverluste werden dadurch gesenkt.

- Der Pufferspeicher wird mit 80°C langsam beladen,

  dadurch ergeben sich saubere Temperaturschichten,

  d. h. der Puffer wird von oben nach unten mit 80°C beladen.

  Die Energie im Puffer kann somit effizienter genutzt werden.

Pufferdimensionierung

 !  Bei geforderten Speicherzeiten (= Nachlegeintervalle) ist eine Berechnung des Puffervolumens im Zusammenhang mit dem gesamten Heizsystem erforderlich.

Es gilt nicht unbedingt die Regel, je größer, desto besser!

Bei großen Puffervolumen ist z. B. im Winter mit einer Kesselfüllung keine vollständige Aufladung der Puffer mehr gewährleistet.

Die Kesselleistung richtet sich dann nach dem Puffervolumen und nicht mehr nach dem Wärmebedarf etc.

Das erforderliche Speichervolumen wird von mehreren Faktoren bestimmt:

- Leistungsmodulation (lastvariabler oder Volllast-Kessel)

- Volumen des Brennstoff-Füllraums

- Energiegehalt und Abbrandzeit einer Füllung

- Heizwert des Brennstoffes

- wirksame Temperaturdifferenz im Speicher

- Komfortansprüche (Nachlegeintervalle)

- Auslegung der Heizflächen (optimal < 35°C Vorlauf)

- Außentemperatur

- Wärmeverluste des Puffers (Isolierung, Form)

Das Speichervolumen für normale Ansprüche sollte mindesten bei 50 bis 55 l/kW installierter Feuerungswärmeleistung liegen.

Für höheren Komfort werden mindestens ca. 100 l/kW benötigt.

Diese Richtwerte dienen nicht für eine optimale Auslegung, sondern nur zur Orientierung.

Eine Grenze setzt meistens der vorhandene Platz im Heizraum.

Einen gewissen Ausgleich könnte man dann z. B. durch die Auswahl eines modulierenden Vergaserkessels mit Leistungs- und Feuerungsregelung und langer Brenndauer erreichen und besonders auch durch die Auswahl möglichst niedriger Heizflächentemperaturen.

Berechnungshinweise

1. Energiegehalt einer Kesselfüllung QE (kWh)

Erforderliche Werte

- Füllraumvolumen des Kessel (l)

- Umrechnungsfaktor Schichtmaß in Festmaß f

- Rohdichte des Brennstoffes ς (kg/l)

- Heizwert des Holzes Hu (kWh/kg)

- Kesselwirkungsgrad η

2. Theoretische Brenndauer einer Füllung tB (h)

Erforderliche Werte

- Kesselleistung bei Voll- und Teillast NK (kW)

tB = QE / NK

3. Puffervolumen VP (l) ohne Wärmeabnahme pro Abbrand

Erforderliche Werte

- Energiegehaltes einer Kesselfüllung QE (kWh)

- spezifische Wärme von Wasser cw (kJ/kg K)

- nutzbare Temperaturdifferenz im Puffer Δt (K)

- Zuschlagsfaktor für Wärmeverluste fv

Auslegungskriterien für das optimale Puffervolumen

Kombinierte Heizung oder reine Holzheizung

Bei Kombinationen mit Öl/ Gas können andere Prioritäten gesetzt werden, außer wenn maximale Öl-/ Gaseinsparung gefordert wird.

Auslegung der Heizflächen, Temperaturspreizung

Optimal sind < 35°C Vorlauf. Je höher die Temperatur, desto geringer die Speicherkapazität.

Platzbedarf

vorhandene Fläche, Türbreiten zur Einbringung und Raumhöhe

Eingesetzter Kesseltyp

Naturzug-, oder Vergaserkessel (lastvariabler oder Volllast-Kessel)

Kesselnennleistung, Füllraumvolumen, Abbrandzeit

bei großen Puffern richtet sich die Kesselleistung nicht mehr nach dem Wärmebedarf

Art der Kesselregelung

Leistungsregelung, Feuerungsregelung

Gewünschte Speicherzeit, Nachlegeintervalle (Komfort)

Komfortansprüche im Winter (Volllastbetrieb) und in der Übergangszeit Teillast)

Brennstoff

Anteile Hartholz und Weichholz

Anzahl der Temperaturmesszonen im Puffer

in Abhängigkeit des zu wählende Regelsystems, optimal mindestens 2

Form und Isolierung:

Je schlanker und höher, desto besser die Wärmeschichtung. Verhältnis Höhe : Durchmesser > 2,5 : 1.

Optimale Isolierung mindestens 100 mm Hartschaum.

Be- und Entladeregelung

Die max. Ladetemperatur beträgt 80-90°C. Der Puffer sollte bis zur voreingestellten Sockeltemperatur (z. B. 45°C) auch wieder zu entladen sein.

Die max. nutzbare Temperaturdifferenz beträgt somit in d. R. nur 35-45°C. Nicht jede eingesetzte Regelung kann alle Werte optimal verarbeiten!

Solaranlage

Ist zur Holzheizung die Einbindung einer Solaranlage vorgesehen?

Anzahl der Puffer und hydraulische Verschaltung

Bei Verwendung von mehreren Puffern ist die Wärmekapazität in der Praxis nicht direkt proportional zur Wassermenge. Ein 1000 l Puffer hat eine größere Wärmekapazität als zwei 500 l Puffer.

Hydraulische Einbindung des Puffers?????

Variante 1 > Schema

Vorrangschaltung

Die Kesselsteuerung muss den Heizungsbedarf des Boilers und der Heizkörper bei laufenden Holzkessel vorrangig abdecken. Danach sollte erst der Puffer beladen werden.

Puffer-Boiler-Kopplung

Der vorhandene Öl-/ Gaskessel darf bei einer Wärmeanforderung der Wohnung/ Boiler erst dann freigegeben werden, wenn der Holzkessel ausgebrannt ist und im Puffer kein nutzbares Temperaturniveau mehr vorhanden ist (außer bei erwünschtem Parallelbetrieb).

 !  Die Puffer-Boiler-Kopplung muss schon in der Ausschreibungsphase vom Bauherren gefordert werden.

Variante 2 > Schema

Leider wird bei vielen Installationen der Puffer als Lastausgleichsspeicher benutzt, in dem der Vorlauf des Holzkessels zuerst auf den Puffer geführt wird.

Diese Variante ist zwar kostengünstiger, gewährleistet aber keine optimale Einsparung durch den Holzbetrieb, da nach dem Start des Holzkessels solange auf den meist vorhandenen Öl-/ Gaskessel für die Wärmeversorgung der Wohnung/ Boiler zugegriffen wird, bis der Puffer aufgeheizt ist.

 !  Dsgl. ist auch eine Kesselsteuerung, die den Heizungsbedarf des Boilers bei laufenden Holzkessel über den vorhandenen Öl- Gaskessel abdeckt, absolut unakzeptabel.

Hydraulische Verbindung von mehreren Puffer

Für große Puffervolumen können mehrere Pufferspeicher hydraulisch miteinander verbunden werden. (mehr in unseren Fachberatungen).

Mehrere Puffer können in Reihe, parallel und nach Tichelmann verbunden werden. Jede Schaltung hat Vor- und Nachteile.

Systemeinbindung von wassergeführten Kaminöfen und Holzvergaserkesseln - Grundlagen

Effizienz

Mit ausschlaggebend für die Effizienz und einen optimalen Betrieb einer einer Holzfeuerungsanlage ist die Einbindung von Kessel, Puffer etc. in das Heizsystem.

Je nach Komfortwünschen gibt es dazu unterschiedliche Möglichkeiten.

Reicht die Leistung des Kaminofens nicht zur Deckung des aktuellen Wärmebedarfes aus, geht z. B. der konventionelle Wärmeerzeuger (Öl-/Gas-/Pelletkessel, WP etc.) in Betrieb.

Für die optimale Funktion (Volllastbetrieb) des Kaminofens muss ein Puffer- oder Kombispeicher mit mindestens 500 l eingesetzt werden.

Wesentlich mehr Komfort und Unabhängigkeit bietet natürlich stattdessen ein Holzvergaserkessel.

Bei der Systemplanung müssen grundsätzlich Kesselleistung, Gebäudeheizlast und Puffervolumen in Verbindung mit dem Einsatzzweck abgestimmt werden.

Zur einwandfreien Funktion der Feuerungsanlage ist eine spezifische Mindest-Kesselwassertemperatur (z. B. 70 °C) erforderlich.

Dazu kommen vorgefertigte Baugruppen zum Einsatz, z. B.:

- Kesselkreis-/Pufferspeicherladepumpe

- Absperrarmaturen

- Thermometer

- 3-W-Mischnentil mit Temperaturregler ohne Hilfsenergie

- bei Kaminöfen wird häufig noch ein Regler zur Ansteuerung der

  Pumpe verwendet

Varianten für die Verschaltung von Wärmeerzeuger und Pufferspeicher

1. Puffer als hydraulische Weiche

Der Nutzen eines Holzkessels/-Ofen mit Puffer als Ergänzung z. B. zu einem Öl-/Gaskessel steht und fällt mit der optimalen Einbindung in das System.

Anwendung für ein hydraulisch abgeglichenes System, dass unabhängig von den Betriebszuständen optimal funktionieren soll.

Dazu werden Kessel/Kaminofen und ebenfalls der zweite Wärmeerzeuger mit VL und RL am Puffer angeschlossen.

Die Strömungsgeschwindigkeiten im Puffer reduzieren sich auf Grund des großen Puffer-Querschnittes gegen Null.

Das vermeidet Druckverluste und der Puffer dient als hydraulische Weiche mit hydraulischen Nullpunkt.

Unabhängig vom Betriebszustand gibt es keine hydraulischen Auswirkungen auf die Anlage.

Anschlüsse am Pufferspeicher:

Für die Nutzung des gesamten Puffervolumens wird der VL der Sekundäranlage an oberster und der RL an unterster Stelle des Puffers angebracht.

Für die effiziente Nutzung der gespeicherten Wärme im Puffer ohne Einfluss auf die Temperaturschichtung ist aber eine temperaturabhängige RL-Einspeisung über ein Schichtladesystem sinnvoll.

2. Serielle Einbindung des Puffers

Anwendung bei Kaminöfen oder evtl. auch Holzkesseln, deren Leistung in d. R. nicht zur Deckung der gesamten Heizlast ausreicht. Hier empfiehlt sich eine Einbindung des Puffers in Reihe.

Der Puffer wirt dabei als RL-Anhebung, die Regelung des konventionellen Wärmeerzeugers entscheidet über eine eine notwendige Nachheizung.

Eine Verknüpfung des Puffers mit der Regelung des konventionellen Wärmeerzeugers ist hier nicht unbedingt erforderlich (alle Temperaturen werden durch ständige Durchströmung des Puffers erfasst).

Eine permanente Durchströmung des Puffers, ohne merklichen Temperaturgewinn, ist energetisch nicht sinnvoll. Deshalb sollte eine hydraulische zu- oder Abschaltung über ein 3-W-Ventil mit einfacher Temperaturdifferenzregelung erfolgen.

Ist die Temperatur im Puffer höher als der RL von der Anlage, kann Wärme eingespeist werden. Das Ventil schaltet den Puffer seriell zu.

Ist die Temperatur im Puffer auf RL-Niveau, kann keine Wärme mehr entzogen werden. Das 3-W-Ventil wird umgeschaltet.

Somit ist eine komplette Entladung des Puffers gesichert.

Das ist auch von Vorteil bei Systemen mit Holzkessel, der zwar den gesamten Leistungsbedarf abdecken kann, aber nur zeitweise in Betrieb ist.

3. Alternative Einbindung des Puffers

Anwendung bei Holzkesseln, die ständig die komplette Wärmeversorgung übernehmen sollen.

Hier ist die absolute Puffertemperatur die ausschlaggebende Führungsgröße.

Liegt diese über einen eingestellten Wert (z. B.80 °C), wird der Volumenstrom über ein 3-W-Ventil umgelenkt.

Der Puffer übernimmt die die komplette Wärmeversorgung und der konventionelle Wärmeerzeuger wird hydraulisch getrennt.

Dabei muss die Regelung das Anspringen des Brenners verhindern.

Bei serieller und besonders alternativer Einbindung wird die Puffertemperatur mit der Regelung des konventionellen Wärmeerzeugers verknüpft.

(ansonsten würde z. B. der Öl-/Gaskessel nach Stillstandszeiten kurz anspringen, obwohl im Puffer noch ausreichend Temperatur vorhanden ist)

Dazu ist eine geeignete Regelung mindestens mit getrennten Schaltwellen für Heizungs- und WW-Betrieb erforderlich.

Optimal ist eine sollwertgeführte Regelung.

Für wesentlich mehr Informationen stehen wir Ihnen mit einer persönlichen Fachberatung jederzeit gerne zur Verfügung.

Weitere Angaben zu Wärmespeichern und Neuheiten finden Sie unter > Speichersysteme

  Weiter/zurück zu Holzheizungen

> Holzheizung > Brennstoffdaten > Holzkessel > Pufferspeicher > Regelungen > Verbrauchertipps > News Holzheizung > Feuer & Holz

Einen Überblick über alle Webseiten erhalten Sie im Inhaltsverzeichnis > INHALT