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Definition: ein Speicher für Warmwasser mit oder ohne eingebaute Wärmequelle
Ein Warmwasserspeicher ist ein Speicherbehälter für Warmwasser. Er besteht typischerweise aus einem korrosionsgeschützten Metallbehälter, der außen mit einer Wärmedämmung versehen ist.
Abbildung 1: Ein Warmwasserspeicher mit 800 l Inhalt. Die mangelhafte Wärmedämmung an den Anschlussstutzen erhöht die Bereitschaftsverluste deutlich.
Warmwasserspeicher können auf verschiedene Weisen erwärmt werden:
Es gibt zentrale und dezentrale Warmwasserspeicher:
Weitere Unterschiede betreffen den Betriebsdruck und die Befüllung:
Für den Korrosionsschutz gibt es ebenfalls unterschiedliche Möglichkeiten. Meist werden die Speicher häufig innen emailliert. Häufig wird bei Stahl-Speichern zusätzlich eine Magnesium-Anode eingesetzt, die innen elektrischen Kontakt mit der Außenwand hat und ebenfalls mit dem gespeicherten Wasser in Berührung kommt. Sie schützt den Stahlbehälter auf elektrochemische Weise, auch wenn die Emailschicht Fehlstellen haben sollte.
Spezielle Solarspeicher werden in Anlagen für die solar Warmwasserbereitung eingesetzt. Sie sind konventionellen Warmwasserspeichern meist ähnlich, können aber z. B. einen zusätzlichen Wärmetauscher für die Solaranlage aufweisen.
Die Temperatur des Speichers, gemessen am oberen Ende oder eher in der Mitte, wird häufig mit einem Thermostaten geregelt: Die Beheizung wird aktiviert, wenn die Temperatur zu sehr abgesunken ist.
In einem Warmwasserspeicher kann eine starke Temperaturschichtung auftreten: Das wärmste Wasser steht oben, wo meist die Entnahme erfolgt, während unten häufig noch kaum erwärmtes Frischwasser liegt. Diese Schichtung kann relativ stabil sein, da die Dichte des warmen Wassers gering und die Wärmeleitfähigkeit des Wassers niedrig ist. Eine besonders starke Schichtung entsteht in eher schlanken, aufrecht aufgestellten Speichern, vor allem wenn die Wasserzufuhr und die Beheizung keine allzu starke Verwirbelung und Konvektion erzeugen.
Die Temperaturschichtung kann sehr vorteilhaft sein. Beispielsweise erlaubt sie die Entnahme von Wasser mit fast konstanter Temperatur auch in Zeiten, in denen keine Nachheizung erfolgt. Dies ist besonders wichtig beim Einsatz von Solaranlagen. Je stabiler die erreichte Schichtung ist, desto geringer ist die benötigte Speichergröße, was nicht nur die Kosten, sondern auch die Bereitschaftsverluste (siehe unten) reduziert.
Leitungswasser enthält je nach Herkunft gewisse Mengen von Kalziumhydrogenkarbonat (Ca(HCO3)2), ein lösliches Salz. Vor allem bei der Erwärmung auf 60 °C und mehr neigt dieses dazu, sich unter Abscheidung von gasförmigen Kohlendioxid (CO2) in Kalziumkarbonat (CaCO3, Kalk) umzuwandeln. Der Kalk ist kaum wasserlöslich und fällt daher aus. Er bildet feste Kalkablagerungen, die auf den Innenwänden des Speichers nicht unbedingt nachteilig sind, häufig jedoch den Wärmeübergang an eingebauten Wärmetauschern behindern und damit die Aufheizzeit verlängern. Es kommt auch vor, dass der Querschnitt der ausgehenden Warmwasserleitung zu stark reduziert wird. Bei älteren drucklosen Speichern kam es auch gelegentlich vor, dass der Ablauf völlig verstopft wurde und der Speicher beim Aufheizen dann explodierte.
Je nach Mineralgehalt des Leitungswassers und Speichertemperatur kann bereits wenige Jahre nach Inbetriebnahme eines Warmwasserspeichers eine aufwändige Entkalkung notwendig werden. Eine moderate Speichertemperatur von 50 bis 55 °C reduziert jedoch die Verkalkung stark.
In Warmwasserspeichern, die über längere Zeit mit nicht allzu hohen Temperaturen (z. B. unter 50 °C) betrieben werden, können sich Legionellen-Bakterien stark vermehren. Ein Teil der Legionellen gelangt dann mit dem Warmwasser zu den Verbrauchern. Eine gefährliche Infektion ist vor allem bei alten und immungeschwächten Menschen möglich, wenn fein versprühte Wassertropfen beim Duschen in die Lungen gelangen.
Probleme mit Legionellen können weitestgehend vermieden werden, wenn ein Speicher regelmäßig (z. B. einmal wöchentlich) auf eine höhere Temperatur (60 °C) aufgeheizt wird. Dies kann z. B. über einen Elektroheizstab mit Zeitschaltuhr geschehen, selbst wenn die Wasserbereitung sonst z. B. mit einer Wärmepumpe erfolgt, die für höhere Temperaturen nicht geeignet ist.
Unabhängig davon, ob warmes Wasser entnommen wird, verliert ein Warmwasserspeicher ständig Wärme an die Umgebung. Steht ein solcher Speicher z. B. in einem Keller, ist diese abgegebene Wärme nicht nutzbar, manchmal sogar störend. Der Wärmeverlust kann durch gute Wärmedämmung reduziert werden, ist aber selbst dann nicht unerheblich. Typischerweise verliert auch ein gut gedämmter Speicher mit z. B. 400 l Volumen täglich mehr als eine Kilowattstunde an Wärme. (Selbst bei Verwendung einer dicken Dämmschicht gibt es wesentliche Wärmeverluste vor allem am oberen Anschlussstutzen, der eine Wärmebrücke darstellt.) Bei elektrischer Nachheizung entsteht so allein schon wegen der Wärmeverluste ein Stromverbrauch, welcher mehr als dem von zwei modernen Kühlschränken entspricht. Bei älteren Speichern ist die Wärmedämmung häufig ungenügend, vor allem im Bereich von Zu- und Ableitungen, so dass die Verluste noch wesentlich höher werden.
Die Bereitschaftsverluste können minimiert werden, indem ein Speicher mit möglichst niedriger Temperatur betrieben wird. Die Gefahr der Besiedelung mit Legionellen lässt sich trotzdem vermeiden durch gelegentliche stärkere Aufheizung (siehe oben).
Ein Warmwasserspeicher sollte nicht zu groß ausgelegt werden, da dies nicht nur zu etwas höheren Installationskosten und einem größeren Platzbedarf führt, sondern auch zu höheren Bereitschaftsverlusten. Wie oben gezeigt, sind diese meist erheblich, selbst bei gut wärmegedämmten Speichern.
Eine zu kleine Auslegung kann dagegen nachteilig sein, wenn die Beheizung mit einer leistungsschwachen oder nicht immer verfügbaren Wärmequelle (z. B. mit Sonnenkollektoren) erfolgt. Ein größerer Speicher kann hier z. B. auch ein oder zwei Tage mit geringer Sonneneinstrahlung überbrücken.
Einen wichtigen Anhaltspunkt gibt der tägliche Warmwasserbedarf. Durchschnittlich können ca. 50 Liter pro Person angesetzt werden. Jedoch kommt es stark auf die Verbrauchsgewohnheiten der Benutzer ab. Eine vierköpfige Familie, die das Duschen dem Baden meist vorzieht, mag ohne weiteres mit insgesamt 150 Litern täglich auskommen. Eine andere Familie, in der am “Badetag” drei große Vollbäder genommen werden, könnte an diesem Tag sogar 500 Liter brauchen. Heizungsbauer richten sich oft am ungünstigsten Fall aus, weil sie für eine zu knappe Dimensionierung u. U. kritisiert werden könnten, während eine zu große Dimensionierung meist nicht einmal bemerkt wird. Empfehlenswert ist sicher, vor dem Einbau eines Warmwasserspeichers die Verbrauchsgewohnheiten zu besprechen.
Siehe auch: Warmwasser, Elektroboiler, Durchlauferhitzer