Programm Dokumentation/Pufferspeicher

Der Dialog Verwaltung Pufferspeicher wählt thermische Speicher aus dem Katalog aus und ordnet sie dem Projekt zu. Der Speicher entkoppelt Wärmeerzeugung und Wärmebedarf; seine nutzbare Kapazität ergibt sich aus dem Volumen und der nutzbaren Temperaturspreizung.

Warum ein Speicher Erzeugung und Bedarf entkoppelt und wie Schichtung und Verluste wirken, beschreibt Grundlagen/Pufferspeicher; hier steht, wie Sie ihn in EPOS-Plan anlegen, einstellen und mit den Erzeugern verschalten.

Einbindung in EPOS-Plan

Ein Speicher rechnet nur mit, wenn ihn mindestens ein Erzeuger über seine Wärmesenken lädt.

1. Katalog – Gesamtvolumen und Bereitschaftsverluste (kWh je 24 h) sind die Kennwerte des Geräts. Sie stehen unter Administration → Energiesysteme → Pufferspeicher; Herstellerdaten nach VDI 3805 liest Administration → Daten & Import → Import Pufferspeicher VDI 3805 ein.
2. Projekt – auf der Startseite im Reiter Energieerzeuger öffnet die Kachel Pufferspeicher den Dialog Verwaltung Pufferspeicher. In das Projekt übernehmen holt einen Speicher aus Pufferspeicher aus Datenbank; das Projekt erhält eine eigene Kopie.
3. Eigenschaften – Pufferspeicher anlegen / verwalten… in der Simulation Konfiguration oder Pufferspeicher anlegen… im Senkendialog öffnet Pufferspeicher im Projekt. Dort stehen Verwendung, Vor- und Rücklauf, Schwellen und Schichtung; Neuer Pufferspeicher legt einen Speicher auch ohne Katalog an. Der Dialog zeigt die nutzbare Kapazität Q_max = Volumen [l] × 1,16 × (Vorlauf − Rücklauf) / 1 000 in kWh: 1 000 l fassen mit 20 K Spreizung 23,2 kWh, mit 10 K nur 11,6 kWh.
4. Zuordnung zu den Erzeugern – in Wärmesenke - <Anlage> nennt eine Zeile mit dem Ziel Pufferspeicher für Heizung, Brauchwasser, Prozesswärme oder Kombi den Pufferspeicher und die Ladeprio. Ein Speicher kann mehreren Erzeugern dienen; wer ihn in welcher Reihenfolge und bis wohin lädt, zeigt Pufferspeicher im Projekt in der Gruppe Ladereihenfolge dieses Speichers (aus den Erzeugerzuordnungen).

Einbindung von Speicher 1 in Beispiel A

Wärmepumpe A
25 kW

Rang 2: lädt→

Speicher 1
1 000 l, 11,6 kWh

entlädt→

Heizkreis
55/45 °C

Wärmepumpe A
Kaskade 1

Kessel 1
Kaskade 2, 50 kW

Rang 1: direkt→

Heizung und Warmwasser
80 und 20 MWh/a

Prinzipbild. Oben die Puffersenke: Was die Wärmepumpe über den Bedarf hinaus erzeugt, lädt Speicher 1, der es in späteren Stunden an den Heizkreis abgibt. Unten die Direktdeckung in der Reihenfolge der Kaskade; der Kessel lädt den Speicher nicht und rechnet hinter der Stufe von Wärmepumpe und Speicher.

Beispiel

Das Mehrfamilienhaus der Beispielanlage A (12 Wohnungen, 80 MWh Heizwärme und 20 MWh Trinkwarmwasser im Jahr, Heizkörper 55/45 °C) heizt mit der Luft-Wasser-Wärmepumpe A (rund 25 kW) und Kessel 1 (50 kW) für die Spitzenlast. Speicher 1 mit 1 000 l nimmt auf, was die Wärmepumpe über den Bedarf hinaus erzeugt.

Dialog	Feld	Wert	Warum
Verwaltung Pufferspeicher	Pufferspeicher aus Datenbank → In das Projekt übernehmen	Speicher mit 1 000 l	Volumen und Bereitschaftsverluste kommen aus dem Katalog
Pufferspeicher im Projekt	Bezeichner: / Verwendung:	Speicher 1 / Heizung	der Speicher entlädt nur in den Heizkreis; das Warmwasser deckt die Wärmepumpe direkt
Pufferspeicher im Projekt	Gesamtvolumen [l]: / Bereitschaftsverl. [kWh/24h]:	1 000 / 2	Werte des Katalogsatzes
Pufferspeicher im Projekt	Vorlauf [°C]: / Rücklauf [°C]:	55 / 45	Auslegung der Heizkörper; der Dialog zeigt Q_max 11,6 kWh
Pufferspeicher im Projekt	Einschaltschwelle [%]: / Abschaltschwelle [%]: / … nachrangig [%]: / Mindestfüllstand/Notreserve [%]:	10 / 95 / leer / 10	Vorgaben; ohne Solarthermie gilt ein leeres Nachrang-Feld wie die Abschaltschwelle, der Mindestfüllstand wirkt nur mit BHKW
Simulation Konfiguration	Reihenfolge unter Komponenten der Simulation	1 Wärmepumpe, 2 Heizkessel	die Wärmepumpe deckt vor dem Kessel; die Vorwahl einer neuen Kaskade stellt den Kessel nach vorn – Karte der Wärmepumpe mit ▲ vor den Kessel, dann Konfiguration speichern
Betriebsmodus - Wärmepumpe A	Leistungssteuerung der Wärmepumpe:	Laufzeitoptimiert - maximale Leistung	Vorgabe: volle Leistung, der Überschuss über den Bedarf lädt Speicher 1; mit PV-optimiert lädt sie nur bei PV-Überschuss, mit Leistungsoptimiert gar nicht
Wärmesenke - Wärmepumpe A	Rang 1: Ziel / Bedarfsart	Heizkreis (direkte Deckung des Bedarfs) / Beides (Warmwasser zuerst)	die Wärmepumpe deckt zuerst direkt
Wärmesenke - Wärmepumpe A	Rang 2: Ziel / Pufferspeicher / Ladeprio	Pufferspeicher Heizung / Speicher 1 / nach Vorgabe (20 - Wärmepumpe)	einziger Lader, er füllt bis 95 %
Wärmesenke - Kessel 1	Rang 1	Heizkreis (direkte Deckung des Bedarfs) / Beides (Warmwasser zuerst)	ohne Puffersenke deckt der Kessel nur den Rest und füllt den Speicher nicht

Was zu erwarten ist und wo Sie es prüfen. 11,6 kWh entsprechen knapp einer halben Stunde Volllast der Wärmepumpe. Nach dem Lauf zeigt der Reiter Wärmepumpe der Simulationsergebnisse die Tabelle der Pufferspeicher mit Kapazität, Ladung, Entladung, Verlusten, Vollzyklen und Füllstand am Jahresende. Die Verluste bleiben unter 730 kWh im Jahr: 2 kWh je Tag bei vollem Speicher, weniger bei geringerem Füllstand. Minimale Spitzenkesselleistung: im selben Reiter nennt die größte Stundenlast, die nach Wärmepumpe, Speicher und Heizstab offen bleibt – Kessel 1 rechnet erst danach; den Füllstand über das Jahr zeigt Ergebnis → Wärme Produktion Chart mit der Auswahl Speicher:.

Welche Größe passt. Rechnen Sie mehrere Volumina als Varianten, die sich nur im Volumen unterscheiden, und vergleichen Sie den Anteil des Kessels im Reiter Heizkessel, die Minimale Spitzenkesselleistung, die Verluste und den Füllstand. Takten und Mindestlaufzeiten bildet EPOS-Plan nicht ab; ein größerer Speicher zeigt sich deshalb nicht in weniger Takten.

Zusammenspiel mit anderen Technologien

Der Speicher rechnet nicht für sich: Er ist Senke der Erzeuger und Quelle der Bedarfsdeckung. EPOS-Plan bilanziert seinen Füllstand Stunde für Stunde in dieser Folge:

1. Vorab entladen – ist der Speicher nicht im Nachladebetrieb, deckt er zuerst den Bedarf der Kanäle seiner Verwendung.
2. Direkt decken – die Erzeuger decken in der Reihenfolge der Kaskade über ihre Direktsenken.
3. Laden – die Puffersenken, Rang für Rang und je Rang nach Ladeprio. Jeder Erzeuger lädt mit dem, was ihm nach der Direktdeckung bleibt, bis zu seiner Obergrenze.
4. Nachentladen – was dann noch offen ist, deckt der Speicher aus seinem Vorrat.
5. Bereitschaftsverlust – am Stundenende ein Vierundzwanzigstel des Tageswerts, anteilig zum Füllstand: Ein halb voller Speicher verliert halb so viel.

Diese Stundenschleife ist die Speicherstufe. In ihr rechnen die Wärmepumpe und jeder Erzeuger, der einen Speicher lädt oder als Quelle nutzt; ein Erzeuger ohne Speicherbeteiligung rechnet an seinem Kaskadenplatz vor oder nach der ganzen Stufe – Kessel 1 im Beispiel A also nach Wärmepumpe, Speicher 1 und Heizstab (Berechnung: Simulationsablauf).

Schwellen. Die Abschaltschwelle ist die Obergrenze des vorrangigen Laders, der Anlage mit der kleinsten Ladeprio an diesem Speicher. Nachrangige Lader füllen bis … nachrangig [%]; ist das Feld leer, gilt die Abschaltschwelle, lädt aber eine Solarthermie vorrangig, gelten 30 %. Eine eigene Ladeobergrenze an der Senke geht beidem vor. Die Einschaltschwelle schaltet keinen Erzeuger: Fällt der Füllstand auf sie oder reicht der Speicher beim Vorab-Entladen nicht für den Bedarf der Stunde, geht er in den Nachladebetrieb und deckt nicht mehr vorab, bis ein Lader ihn auf die Abschaltschwelle gebracht hat. Der Mindestfüllstand/Notreserve begrenzt die Entnahme nur an Speichern, die ein BHKW lädt.

Bis wohin die Lader einen Speicher füllen

Füllstand in % der nutzbaren Kapazität

95 %

leer, ohne Solarthermie

30 %

leer, Solarthermie vorrangig

50 %

gepflegt 50 %

Feld „… nachrangig [%]:“; Zahl über der Säule: Obergrenze der nachrangigen Lader

füllen alle Laderfüllt nur der vorrangige Laderüber der Abschaltschwelle, wird nicht geladen

Prinzipbild mit den Vorgaben Einschaltschwelle 10 % und Abschaltschwelle 95 %.

Technik	Wirkung auf den Speicher	Wirkung des Speichers	So rechnet EPOS-Plan
Wärmepumpe	lädt, was sie über den Bedarf hinaus erzeugt	nimmt ihren Überschuss auf und gibt ihn in Stunden ab, in denen ihre Leistung nicht reicht	Vorgabe-Ladeprio 20; über den Bedarf hinaus lädt sie im Betriebsmodus Laufzeitoptimiert, mit PV-optimiert bis zum PV-Überschuss, mit Leistungsoptimiert nur, wenn sie keine Direktsenke hat
Solarthermie	lädt vorrangig bis zur Abschaltschwelle	nimmt Ertrag auf, der über den Momentanbedarf hinausgeht	Vorgabe-Ladeprio 10; leeres … nachrangig begrenzt die übrigen Lader auf 30 %; siehe Solarthermie
BHKW	lädt bis zu seiner Obergrenze	freier Speicherraum lässt es auch bei kleinem Bedarf laufen	schaltet gegen offenen Bedarf plus freien Raum bis zur Obergrenze; Vorgabe-Ladeprio 30; nur hier wirkt der Mindestfüllstand
Heizkessel	lädt mit seiner freien Leistung bis zu seiner Obergrenze, wenn er eine Puffersenke hat	–	Vorgabe-Ladeprio 40; ohne Puffersenke deckt er nur direkt
weitere Speicher	–	–	welcher Speicher eines Kanals zuerst entlädt, bestimmt die Entladepriorität, automatisch ist die beste Ladeprio seiner Lader; der Parallelverbund im Senkendialog führt mehrere Speicher als einen Vorrat

Speicher als Wärmequelle. Eine Sole-Wasser- oder Wasser-Wasser-Wärmepumpe und ein Heizkessel können einen Pufferspeicher als Quelle nutzen – etwa im Booster-Betrieb, in dem eine zweite Wärmepumpe den von der ersten geladenen Speicher anzapft. Gewählt wird das über Quelle: … an der Karte der Anlage; der Dialog Wärmequelle Pufferspeicher fragt für die Wärmepumpe Quelltemperatur [°C]:, nutzbare Spreizung [K]: und Regeneration [kW]:. Die Wärmepumpe entzieht dem Speicher je Stunde ihre Verdampferwärme; ist er leer, wird ihre Leistung begrenzt. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzt immer die Außenluft; BHKW und Solarthermie haben keinen Quellbezug.

Fallstricke

• Kleine Spreizung, kleiner Speicher. Die Kapazität wächst mit Vorlauf minus Rücklauf: 1 000 l mit 5 K fassen 5,8 kWh. Ein neuer Speicher übernimmt als Vorbelegung den kleinsten Vorlauf und den größten Rücklauf der Erzeuger im Projekt – bei unterschiedlichen Erzeugern schrumpft die Spreizung dabei. Fehlt das Temperaturpaar, rechnet der Lauf mit 10 K und nennt das an der Speicherkachel. Prüfen Sie die Anzeige Q_max.
• Freie Eingabe ohne Verluste. Ein Speicher, den Sie ohne Katalog anlegen, beginnt mit Bereitschaftsverl. 0; die Bilanz kennt dann keinen Verlust. Tragen Sie den Wert aus dem Datenblatt ein.
• Der Kessel füllt den Speicher. Hat ein Heizkessel eine Puffersenke, lädt er mit seiner freien Leistung bis zu seiner Obergrenze – ohne Solarthermie am Speicher und mit leerem … nachrangig bis zur Abschaltschwelle. Seine Wärme deckt dann in den folgenden Stunden vorab, was sonst die Wärmepumpe gedeckt hätte; die Ladereihenfolge des Speichers zeigt den Kessel mit lädt bis 95 %. Abhilfe: den Kessel nur mit der Direktsenke führen, … nachrangig [%] senken oder an seiner Senke eine eigene Ladeobergrenze setzen.
• Verwendung und Ziel passen nicht. Die Senke bietet alle Speicher des Projekts an; führt die Verwendung des Speichers den Kanal des Ziels nicht, wird die Zuordnung gespeichert und als unplausibel gemeldet. Ein Speicher, den keine Senke nennt, wird nie geladen; die Ladereihenfolge zeigt dann „(keine Anlage lädt diesen Speicher)“.
• Schichten 1. Mit Schichten: 1 rechnet der Speicher als ein Vorrat; Entnahmehöhen, Einspeisehöhe und Nutztemperatur wirken erst ab zwei Schichten.
• Wo die Speicherwerte stehen. Die Tabelle je Speicher steht im Reiter Wärmepumpe; ohne Wärmepumpe in der Kaskade gibt es diesen Reiter nicht, und es bleibt der Füllstand im Wärme Produktion Chart.
• Verluste in der Jahresbilanz. Ladung minus Entladung eines Jahres ergibt die Bereitschaftsverluste, zuzüglich der Änderung des Füllstands. Die Erzeuger liefern deshalb etwas mehr Wärme, als der Bedarf verlangt.
• Was EPOS-Plan nicht abbildet. Takten, Mindestlaufzeiten und Anlaufverluste – gerechnet wird im Stundenraster –, Massenströme und Wärmeübertrager, Frischwasserstation und Legionellenschaltung. Der Bereitschaftsverlust hängt nicht von Aufstellort oder Umgebungstemperatur ab.

Eingaben

Katalog und Projektzuordnung

• Filtern nach Hersteller und Volumen – schränkt die Liste Pufferspeicher aus Datenbank ein.
• Auswahl ins Projekt – der übernommene Speicher erscheint in der Liste ausgewählt im Projekt; beim Zuordnen entsteht eine projekteigene Kopie.
• Modul – Name, Hersteller und Speichertyp.
• Gesamtvolumen – das Volumen des Speichers; es bestimmt zusammen mit der Spreizung die nutzbare Kapazität.
• Bereitschaftsverluste – in Kilowattstunden je Tag; die Simulation bilanziert sie stündlich mit.
• Alle Daten anzeigen – der Aufklapper zeigt den Katalogsatz des gewählten Speichers und lässt ihn bearbeiten; dort stehen auch die Investitionskosten (€), der Betrag, der in die Wirtschaftlichkeit eingeht. Die Zuordnung zum Erzeuger sowie die Ein- und Abschaltschwellen legen Sie im Dialog Simulation Konfiguration fest.

Pufferspeicher im Projekt

• Pufferspeicher im Projekt – die Liste führt die Speicher des Projekts mit ihren Kennzahlen; der markierte Eintrag bestimmt, was die Gruppen darunter zeigen. Neuer Pufferspeicher beginnt eine leere Zeile, Anlegen bzw. Übernehmen prüft die Felder und stellt die Zeile in die Liste, Entfernen nimmt die markierte Zeile wieder heraus. Alle drei wirken in der Liste; gespeichert wird sie mit OK.
• Eigenschaften des gewählten Speichers – die Gruppe fasst zusammen, womit die Simulation rechnet: Bezeichner, Volumen, Bereitschaftsverluste, Nutzung, Temperaturen und Schaltschwellen.
• Nutzung (Klassen-Set): Heizung, Brauchwasser, Prozesswärme – drei Häkchen bestimmen, welche der drei Kanäle dieser Speicher bedient; mindestens einer muss gesetzt sein. Das Klassen-Set bestimmt allein, wofür der Speicher zur Verfügung steht.
• Vorlauf- und Rücklauftemperatur – in °C. Aus der Differenz und dem Volumen ergibt sich die nutzbare Kapazität des Speichers. Fehlen die beiden Werte, rechnet die Simulation mit einer Spreizung von 10 K; die Speicherkachel der Simulation Konfiguration weist darauf hin.
• Ein- und Abschaltschwelle, nachrangige Schwelle – in Prozent des Speicherinhalts. Unterhalb der Einschaltschwelle wird geladen, bei der Abschaltschwelle endet die Ladung; die nachrangige Schwelle liegt dazwischen und gilt für Erzeuger, die diesen Speicher nur nachrangig laden. Ist die nachrangige Schwelle leer und lädt eine Solarthermie den Speicher vorrangig, gilt für die nachrangigen Erzeuger 30 %, damit der Speicher Platz für die solare Wärme behält; ohne Solarthermie gilt bei leerem Feld die Abschaltschwelle. Leer heißt Automatik: Ein neuer Speicher beginnt mit leerem Feld, und neben dem Feld steht, welcher Wert gilt und warum („leer = Automatik: 30 % (Solarthermie am Puffer)“). Ein eingetragener Wert gilt immer; wer ihn löscht, stellt auf Automatik zurück. Hält ein nachrangiger Erzeuger einen Speicher mit Solarthermie bis 80 % oder höher geladen, meldet die Simulation Konfiguration das an der Solaranlage.
• Mindestfüllstand / Notreserve – in Prozent. Der Vorrat unterhalb dieses Werts bleibt der Entladung im BHKW-Pfad entzogen, damit ein BHKW anlaufen kann; alle anderen Erzeuger entladen den Speicher unverändert bis 0.
• Schichtung und Leistungsgrenzen – Schichten legt fest, ob der Speicher als ein Vorrat (1) oder geschichtet (2 bis 10) rechnet. Ladeleistung max. und Entladeleistung max. begrenzen die Leistung in kW, 0 bedeutet unbegrenzt. Ab zwei Schichten kommen Höhe in m, effektive Wärmeleitfähigkeit λ in W/(m·K) und die Nutztemperatur Brauchwasser in °C hinzu.
• Entnahmehöhe je Kanal – bei geschichtetem Speicher je Kanal die Höhe, aus der entnommen wird (0 = unten, 1 = oben; leer = Standard). Angeboten werden nur die Kanäle des eingestellten Klassen-Sets.
• Ladereihenfolge dieses Speichers – die Gruppe zeigt, welche Erzeuger diesen Speicher laden und in welcher Reihenfolge. Sie ist eine Anzeige: Gepflegt wird die Reihenfolge über die Wärmesenken der Erzeuger im Dialog Simulation Konfiguration.
• Entladepriorität – bestimmt, an welcher Stelle dieser Speicher entladen wird, wenn mehrere Speicher denselben Kanal bedienen. Ein Hinweis daneben nennt die sich daraus ergebende Position.
• Übernehmen oder verwerfen – OK prüft die offene Zeile, speichert die ganze Liste und schließt den Dialog. Ist eine Eingabe unzulässig – fehlender Bezeichner, keine angehakte Nutzung, Gesamtvolumen 0, eine Schaltschwelle außerhalb von 0 bis 100 % oder Ein- und Abschaltschwelle in der falschen Reihenfolge –, bleibt der Dialog offen und nennt den Grund als Hinweis über den Feldern; die eingetippten Werte stehen weiter da. Abbrechen schließt den Dialog, ohne zu speichern; ✕ und Esc wirken ebenso. Angelegte, übernommene und entfernte Zeilen gelten dann nicht.

Siehe auch

• Solarthermie – Kollektorfeld, das den Puffer direkt und nachrangig lädt
• Wärmepumpe – lädt den Puffer; eine Sole- oder Wasser-Wasser-Wärmepumpe kann ihn auch als Wärmequelle nutzen
• Grundlagen/Pufferspeicher – die fachlichen Hintergründe

Berechnung

Nutzbare Kapazitaet, Lade- und Entladeregelung und die Bereitschaftsverluste stehen unter Berechnung: Pufferspeicher.