Der Anlagenmarkt erlebt einen regelrechten Boom bei Wärmepumpen . Gaspreise und Bedenken hinsichtlich der Verfügbarkeit zwingen uns zur Suche nach alternativen Heizgeräten mit Energie aus anderen Quellen. Die Anschaffungskosten einer Wärmepumpe gehören zwar noch nicht zu den niedrigsten, doch amortisieren sich diese Geräte langfristig durch den günstigen Betrieb und sind zudem wartungsfrei. Die Effizienz einer Wärmepumpe hängt jedoch auch von den durchdachten und richtig ausgewählten Komponenten der Anlage ab. Dem Pufferspeicher kommt dabei eine besondere Bedeutung zu.
Dieser Artikel erklärt Ihnen:
- Unterschied zwischen einem Warmwasserspeicher und einem Pufferspeicher;
- die Rolle jedes einzelnen von ihnen im Wärmepumpenheizsystem;
- Möglichkeiten zum Anschluss von Pufferspeichern und die jeweiligen Vorteile.
Besonderheiten des Roth Thermotank Quadroline für Wärmepumpen
Die Produktionserfahrung von Roth reicht bis in die 1970er Jahre zurück. 1971 startete die Produktion von Polyethylentanks für Heizöl auf Basis der Blasextrusionstechnologie. Das seit über 50 Jahren perfektionierte Verfahren zur Herstellung von Polyethylenprodukten wird bis heute angewendet. Der Maschinenpark, unterstützt durch moderne Steuerungen, und die langjährige Erfahrung der Ingenieure ermöglichten es, eine lange Zeit unüberwindbare Hürde zu überwinden – die Stahlkonstruktion der Tanks wurde durch Kunststoff ersetzt .
Das zur Herstellung der Wärmepumpenspeicher Roth Thermotank Quadroline verwendete Material ist ein Verbund aus HDPE (PE-RT), einer Aluminium-Antidiffusionsschicht und Glasfaser . Die 100%ige Diffusionsdichtigkeit dank der Aluminium-Schutzbeschichtung wird durch das Zertifikat des deutschen Fraunhofer IKTS Hermsdorf bestätigt.
Roth Thermotank Quadroline sind in drei Kapazitäten erhältlich: 325, 500 und 850 l, als Heizungspufferspeicher (TQ-P), Pufferspeicher mit hydraulischer Kupplung (TQ-T), Rohrschlangenspeicher für Warmwasser (TQ-TW), Rohrschlangenspeicher für Warmwasser mit Kombipuffer (TQ-TWK und TQ-TWT) und Solarspeicher (TQ-S, TQ-TWS, TQ-K). Die Speicher sind dauerhaft druckfest bis 3 bar und haben eine maximale Betriebstemperatur von kurzzeitig 90 °C und langfristig 80 °C.
Der Korpus des Roth Thermotank Quadroline ist mit EPS-Dämmsegmenten verkleidet, wodurch ein quadratisches Konstruktionsprofil entsteht, das jeden Quadratzentimeter Oberfläche optimal ausnutzt. Die kompakte, praktische Form der Speicher, die nur etwa ein Drittel des Gewichts eines vergleichbaren herkömmlichen Stahlspeichers wiegen , reduziert den Platzbedarf im Raum auf ein Minimum. Die Energieeffizienzklasse der Roth Pufferspeicher und Warmwasserspeicher liegt, abhängig vom verwendeten Thermocoat plus- bzw. Thermocoat-Wärmemantel, bei Klasse A bzw. Klasse B.
Die Rolle des Pufferspeichers in einem Wärmepumpensystem
Der Wärmepumpenkompressor ist ein empfindliches Bauteil. Er reagiert negativ auf häufiges Ein- und Ausschalten, und seine Lebensdauer hängt von einer korrekt konzipierten und ausgeführten Installation ab. Die Wärmepumpe benötigt im Anlaufzyklus etwa 5 Minuten zur Selbstregulierung und verbraucht dann viel Strom. Die Optimierung des Wärmepumpenbetriebs hängt von zwei Faktoren ab: Mindestdurchfluss und Mindestwassermenge (Mindestinstallationsvolumen). Der Mindestdurchfluss ist in der Herstellerdokumentation angegeben.
Die Wärmepumpe sollte daher über eine Mindestbetriebszeit bei Nennleistung und weniger häufige Starts verfügen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass sie rund um die Uhr ohne Unterbrechung laufen muss. Wird die Wärme von der Pumpe nicht innerhalb dieser erforderlichen Mindestzeit an das Heizungssystem übertragen, kommt es zu Hochdruckstörungen. Die mindestens erforderliche Wassermenge in den Verteilungsleitungen hängt von der maximalen Heizleistung der Wärmepumpe ab. Reicht die Wassermenge im Heizkreislauf nicht aus, um den Mindestdurchfluss für die vorgesehene Mindestbetriebszeit sicherzustellen, werden Heizungspufferspeicher eingesetzt . Pufferspeicher begrenzen die Ein- und Ausschaltzyklen der Wärmepumpe.
Das Roth Quadroline Pufferspeicher-Programm für Wärmepumpen umfasst zwei Typen: einen Heizungspufferspeicher , den Roth Quadroline TQ-P Pufferspeicher für die Reihenschaltung, und einen Heizungspufferspeicher mit hydraulischer Kupplung , den Roth Quadroline TQ-T Pufferspeicher für die Parallelschaltung.
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Die Reihenschaltung von Pufferspeichern (entspricht Roth Quadroline TQ-P mit zwei Anschlüssen: Vor- und Rücklauf der Wärmequelle/Wärmepumpe) ist einerseits (energetisch aufgrund der niedrigen Temperatur des Speichers) vorteilhafter, andererseits aber hydraulisch anspruchsvoll – es muss ein Bypass mit einem Druckdifferenzventil eingebaut werden, um den Mindestdurchfluss für die Wärmepumpe sicherzustellen, wenn ein oder mehrere Fußbodenheizkreisläufe mit Verteilerventilantrieben geschlossen sind. Systeme mit Reihenpufferspeichern werden nur in Anlagen mit einem Heizkreis und in Systemen mit maximal einer Umwälzpumpe empfohlen und dienen der Vergrößerung des Volumens der Heizungsanlage.
Darüber hinaus unterscheidet man zwischen Vorlauf- und Rücklaufpufferspeichern . Der Vorteil eines Pufferspeichers im Vorlaufkreislauf liegt in der Möglichkeit, ihn mit einem Heizgerät als zusätzliche Wärmequelle zu integrieren. Die Platzierung des Speichers im Rücklaufkreislauf reduziert Wärmeverluste, ohne dass der Speicher wieder aufgeheizt werden kann . Rücklaufpufferspeicher dienen dazu, das Anlagenvolumen zu vergrößern und die Betriebszeit des Wärmepumpenkompressors zu verlängern.
Parallel geschaltete Pufferspeicher (entspricht Roth Quadroline TQ-T
mit vier Anschlüssen: Vor- und Rücklauf der Wärmequelle/Wärmepumpe sowie Vor- und Rücklauf der Anlage, z. B. Fußbodenheizung) trennen die Wärmequelle (Pumpe) vom Heizkreis und erfüllen so die Funktion einer hydraulischen Kupplung . Eine hydraulische Entkopplung ist immer dann erforderlich, wenn mehrere Heizkreise angeschlossen werden, auch wenn diese mit unterschiedlichen Durchflusswerten und mindestens zwei Umwälzpumpen betrieben werden (eine Pumpe der Wärmepumpe versorgt den Pufferspeicher und die andere die Fußbodenheizung bzw. Fußbodenheizung und Heizkörper). Ein solcher Anschluss ist die sicherste Methode, um hydraulische Fehler zu vermeiden. Durch den Parallelbetrieb des Speichers wird der erforderliche Mindestdurchfluss für die Wärmepumpe gewährleistet .
Pufferspeicher gewährleisten den ordnungsgemäßen Betrieb der Wärmepumpe
- den erforderlichen Mindestwasserdurchfluss durch den Kondensator der Wärmepumpe aufrechtzuerhalten, wenn die Fußbodenheizungskreisläufe mit Verteilerventilantrieben ausgestattet sind, die den Durchfluss des Heizwassers begrenzen können,
- die erforderliche Mindestwasserversorgung für den ordnungsgemäßen Betrieb der Wärmepumpeneinheit gewährleisten ,
- Sie fungieren als hydraulische Kupplung in einer Anlage mit einer zusätzlichen Wärmequelle , z. B. einem Gaskessel (Anschluss vorhandener Wärmequellen) oder in einer gemischten Anlage aus Fußboden- und Radiatorheizung, die mit unterschiedlichen Durchflusswerten betrieben wird.
- Wärme speichern, um während der Heizperiode bei einer Außentemperatur von ≤0° C die Abtaufunktion des periodisch vereisten Verdampfers einer Luft/Wasser-Wärmepumpe zu übernehmen (wenn im Winter Wärme aus der Umgebung entnommen wird, kondensiert die Feuchtigkeit, gefriert und behindert den Durchfluss; die Wärmepumpe beginnt mit dem Abtauen, um den Verdampfer abzutauen; die dafür benötigte Wärme wird dem Puffer entnommen).
Roth Thermotank Quadroline zur Warmwasserbereitung
Charakteristisch für die Roth Thermotank Quadroline Warmwasserspeicher ist ihre hygienische, „saubere“ Funktionsweise. Das Warmwasser befindet sich ausschließlich in der 26 m langen Edelstahl-Rohrschlange (325- und 500-l-Speicher) bzw. 38 m (850-l-Speicher). Das Brauchwasser in der Rohrschlange wird durch das Wasser im restlichen Speicher (Durchflussprinzip) und nur in der benötigten Menge erwärmt . Dadurch werden Wasserstagnation und die Bildung eines für die Entwicklung von Mikroorganismen günstigen Milieus vermieden.
Den Roth Thermotank Quadroline für Warmwasser stehen in drei Varianten zur Auswahl: der Roth TQ-TW 325/500/850 Warmwasserspeicher mit Rohrschlange , der Roth TQ-TWK kombi 500/850 Warmwasser-Kombispeicher mit Rohrschlange und Heizungspuffer sowie der Roth TQ-TWT kombi 500/850 Warmwasserspeicher mit Rohrschlange und Heizungspuffer mit hydraulischer Kupplung .
Die Kapazität des Warmwasserspeichers in Kombination mit einer Wärmepumpe sollte je nach Warmwasserbedarf gewählt werden . Die Kapazität des Warmwasserspeichers ist unabhängig von der Leistung der Wärmepumpe.
