Wärmespeicher im Gebäudebereich

Ein Wärmespeicher im Gebäudebereich ist ein thermischer Speicher welcher die Nutzung von Raumwärme und Wärme für Brauchwasser energetisch, ökonomisch und technisch optimiert. Ziel ist es die zeitliche Differenz zwischen Wärmeangebot und Wärmenachfrage durch Speicherung überbrücken. Weiterhin kann durch einen Wärmespeicher eine Spitzenlast abgedeckt werden. Auch wird durch den Einsatz von Wärmespeichern eine höhere Versorgungssicherheit erreicht.

Es kann zwischen verschiedenen Arten der Wärmespeicherung unterschieden werden. Wärme kann als sensible Wärme oder latente Wärme gespeichert werden. Die Speicherung sensibler Wärme ist eine Energieaufnahme durch das Speichermedium. Bei der Energieaufnahme tritt einer eine Temperänderung ein. Die Speicherung von latenter Wärme erfolgt über die Schmelzenthalpie von einem Phasenwechselmaterial. Weiterhin ist die Speicherung von Wärme als thermochemische Wärme möglich. Unter thermochemischer Wärme wird die Reaktionswärme chemischer Reaktionen verstanden. Auch die Speicherung von Wärme als Sorptionswärme ist möglich.

Für die Nutzung in Gebäuden stehen verschiedene Arten von Wärmespeichern für verschiedene zeitliche Zeiträume und für verschiedene Temperaturniveaus zur Verfügung. Der Einsatz von Speichern hängt von den jeweiligen Randbedingungen ab. Die Randbedingungen sind beispielsweise das Klima, die Bodenverhältnisse, das Versorgungssystem und die Art des Gebäudes. Generell kann zwischen Langzeitspeichern und Kurzzeitspeichern unterschieden werden.

Kurzzeitspeicher für den Temperaturbereich der Trinkwarmwassererwärmung und Raumheizung sind zum überwiegenden Teil Heißwasserwärmespeicher. Beim Einsatz in Kombination mit einer Wärmepumpe oder beim Einsatz in Kombination mit einem Blockheizkraftwerk werden Pufferspeicher eingesetzt. Ziel ist es die die Wärmeverteilung hydraulisch zu entkoppeln. Ein weiteres Ziel ist es die Einschalthäufigkeit des Wärmeerzeugers zu verringern. Für den Einsatz in Kombination mit Solarthermieanlagen und Holzkesseln werden Kurzzeitspeicher eingesetzt. Die Kurzzeitspeicher gleichen das Wärmeangebot und die Wärmenachfrage aus. Auch für die Speicherung von Brauchwasser werden Kurzeitspeicher eingesetzt.

Langzeitspeicher werden auch als saisonale Wärmespeicher bezeichnet. Saisonale Wärmespeicher sind große Heißwasserbehälterspeicher, Aquiferspeicher oder Erdsondenspeicher. Ziel ist es im Sommer verfügbare Wärme für die Nutzung im Winter bereitzustellen. Zudem ist die Nutzung der winterlichen Kälte für die Kühlung im Sommer möglich. Heißwasserbehälterspeicher haben große Volumina und werden als drucklose Stahlbetonspeicher oder Stahltanks ausgeführt. Aquiferspeicher können bei günstigen geologischen Bedingungen eingesetzt werden. Als Wärmeträger wird direkt das Grundwasser genutzt. Die Speicherung erfolgt im Grundwasser beziehungsweise im porösen Gestein. Zugleich werden Aquiferspeicher auch als Kältespeicher eingesetzt. Bei Aquiferspeichern werden zwei Bohrungen ausgeführt. Die Bohrungen stellen jeweils eine warme und eine kalte Seite dar. Für Erdsondenspeicher wird das Grundwasser indirekt als Wärmeträger genutzt. In die zwei Bohrungen werden Wärmetauscher eingebracht in denen ein Wärmeträger zirkuliert.

Englische Übersetzung(en):

thermal storage systems for buildings, heat storage in buildings