Grundlagen/Pufferspeicher

Ein Pufferspeicher entkoppelt Wärmeerzeugung und Wärmebedarf: Er speichert heißes Wasser zwischen und gibt es zeitversetzt wieder ab. Damit kann ein Erzeuger unabhängig vom Momentanbedarf laufen – mit längeren Laufzeiten, weniger Takten und mehr Raum für schwankende Quellen wie Solarthermie.

Funktionsprinzip

Gespeichert wird die Wärmekapazität des Wassers: Ein wärmeres Volumen enthält mehr Energie als dasselbe Volumen bei niedrigerer Temperatur – 1 000 Liter mit 20 Kelvin Spreizung fassen rund 23 Kilowattstunden. Ein Speicher arbeitet nur dann wirksam, wenn er sauber schichtet – oben heiß, unten kalt –, denn erst die Schichtung trennt die Temperaturniveaus von Ladung und Entnahme; wird er durchmischt, verliert er einen Teil seiner nutzbaren Kapazität. Unabhängig vom Betrieb fallen zudem Bereitschaftsverluste an: Wärme, die durch die Behälterwand entweicht, auch ohne dass Wärme entnommen wird.

Wie die Schichtung entsteht, warum sie zählt und wie EPOS-Plan sie rechnet, steht im folgenden Abschnitt Schichtspeicher.

Schichtspeicher

Ein Schichtspeicher hält sein Wasser nach der Temperatur geordnet: oben das heiße, unten das kalte, dazwischen eine schmale Übergangszone, in der die Temperatur auf kurzer Höhe von warm auf kalt wechselt. Warmes Wasser ist leichter als kaltes und bleibt deshalb oben; solange nichts die Schichten aufwirbelt, liegen sie stabil übereinander. Ein Speicher, in dem überall dieselbe Temperatur herrscht, heißt Mischspeicher.

Wie die Schichtung entsteht

Die Schichtung entsteht, wenn heißes Wasser ruhig oben einströmt und kaltes ruhig unten. Beim Laden speist der Erzeuger seinen Vorlauf oben ein und holt sich das kalte Wasser unten als Rücklauf: Die heiße Zone wächst von oben nach unten, die Übergangszone sinkt. Beim Entladen entnimmt der Verbraucher oben, sein Rücklauf tritt unten ein und schiebt das heiße Wasser nach oben hinaus: Die Übergangszone steigt. Auch im Stillstand verbreitert Wärmeleitung im Wasser und in der Behälterwand die Übergangszone langsam. Ein hoher, schlanker Behälter schichtet besser als ein gedrungener, weil die Übergangszone dann nur einen kleinen Teil des Volumens einnimmt.

Was die Schichtung zerstört

Hohe Volumenströme. Ein schneller Strahl wirbelt die Schichten durch. Beruhigte Einströmungen – Prallblech, Leitrohr, Schichtladelanze – und eine Spreizung, die den Volumenstrom klein hält, schützen die Schichtung.
Falsche Anschlusshöhen. Ein heißer Vorlauf, der unten oder in der Mitte einströmt, steigt durch die kälteren Schichten auf und mischt sie; ein Rücklauf, der oben ankommt, kühlt die heiße Zone. Vorläufe gehören nach oben, Rückläufe nach unten, ein Erzeuger mit niedriger Temperatur – etwa die Solarthermie – auf die Höhe, deren Temperatur er erreicht.
Zu warmer Rücklauf. Kommt der Rücklauf mit kleiner Spreizung zurück – über einen offenen Überströmer, einen schlecht abgeglichenen Heizkreis oder einen Kurzschluss zwischen Vor- und Rücklauf –, wird das Wasser unten warm. Die Übergangszone verwischt, und die nutzbare Kapazität schrumpft, weil Vorlauf und Rücklauf näher zusammenrücken.
Inversion. Liegt wärmeres Wasser unter kälterem, steigt es auf und mischt sich mit der Schicht darüber – etwa wenn ein Erzeuger mit hoher Temperatur unten einspeist.

Warum die Schichtung zählt

Hohe Temperatur sofort oben. Brauchwasser und Heizkreis bekommen ihre Vorlauftemperatur schon aus einem teilweise geladenen Speicher. Ein Mischspeicher muss erst ganz aufgeheizt sein, bevor er die volle Temperatur liefert.
Kalter Rücklauf unten. Der Erzeuger bekommt das kälteste Wasser des Speichers zurück. Das zählt bei der Wärmepumpe, deren Leistungszahl mit sinkender Kondensationstemperatur steigt, beim Brennwertkessel, der den Wasserdampf im Abgas nur mit einem Rücklauf unter rund 55 °C kondensiert, und bei Solarkollektoren, die mit kaltem Eintritt weniger Wärme an die Umgebung verlieren und mehr Ertrag bringen.
Nutzbare Kapazität über die Spreizung. Nutzbar ist die Wärme zwischen Vorlauf und Rücklauf: 1 000 Liter zwischen 60 und 30 °C fassen rund 35 Kilowattstunden. Derselbe Inhalt, auf 45 °C durchmischt, enthält dieselbe Energie, aber ein Heizkreis mit 55 °C Vorlauf kann ihm nichts mehr entnehmen.

Merkmal	Schichtspeicher	Mischspeicher
Temperatur im Speicher	oben heiß, unten kalt, schmale Übergangszone	überall gleich, Mischtemperatur
Vorlauf an den Verbraucher	mit Ladetemperatur, auch bei Teilladung	erst mit voller Temperatur, wenn der ganze Inhalt warm ist
Rücklauf an den Erzeuger	kalt, aus der untersten Schicht	Mischtemperatur, steigt mit der Ladung
Nutzbare Kapazität	die volle Spreizung zwischen Vorlauf und Rücklauf	kleiner, sobald der Verbraucher eine Mindesttemperatur braucht
Geeignet für	Wärmepumpe, Brennwertkessel, Solarthermie, Kombispeicher mit Brauchwasser	kurze Pufferung ohne Temperaturanspruch, etwa als hydraulische Weiche
Bauliche Voraussetzung	hoher, schlanker Behälter, beruhigte Einströmung, Anschlüsse auf der passenden Höhe	keine besondere

So rechnet EPOS-Plan

EPOS-Plan rechnet einen Pufferspeicher als einen einzigen Vorrat oder geschichtet in zwei bis zehn Zonen; die Zahl stellen Sie im Blatt Eigenschaften der Verwaltung Pufferspeicher unter Schichtung und Leistungsgrenzen mit Schichten: ein, ein neuer Speicher beginnt mit einer Schicht.

Füllstand und Zonen. Führend bleibt der Füllstand des Speichers; die Zonen verteilen ihn nur. Jede Zone hat eine Temperatur zwischen der Rücklauftemperatur (leer) und der Vorlauftemperatur (voll) des Speichers. Ohne Angabe sind die Zonen gleich groß, mit Zonenanteile von oben bekommt jede ihr eigenes Volumen.
Laden. Die Wärme eines Erzeugers füllt die Zonen von seiner Einspeisehöhe abwärts, eine nach der anderen, bis zur Vorlauftemperatur; ohne eigene Einspeisehöhe speist er oben ein.
Entladen. Der Rücklauf tritt unten ein: Die unterste Zone fällt zuerst auf Rücklauftemperatur, die darüber rücken nach. Ein Kanal – Heizung, Brauchwasser, Prozesswärme – entnimmt nur aus den Zonen unterhalb seiner Entnahmehöhe, die mindestens seine Nutztemperatur haben. So tastet die Heizung im Kombispeicher den Bereitschaftsteil des Brauchwassers oben nicht an.
Ausgleich. Nach Laden und Entladen gleicht Wärmeleitung zwischen benachbarten Zonen die Temperaturen ein Stück an; liegt eine wärmere Zone unter einer kälteren, mischt EPOS-Plan beide.
Kalter Rücklauf in der Rechnung. Die Temperatur der untersten Zone ist der Rücklauf, mit dem die Solarthermie ihre Arbeitstemperatur aus dem Speicher bildet, mit dem ein Brennwertkessel mit Kennlinie und ein BHKW mit Rücklaufgrenze rechnen und den eine Wärmepumpe mit der Einbindung Puffer sieht. Ein Speicher, der gut geschichtet bleibt, rechnet sich deshalb auch bei den Erzeugern günstiger.
Grenzen. Die Rechnung schichtet ideal: Ein Einströmstrahl mischt nicht, Volumenströme, Anschlussstutzen und Wärmeübertrager im Speicher kennt sie nicht. Was eine Schichtung in der Praxis zerstört – ein schneller Strahl, ein zu warmer Rücklauf – bildet sie deshalb nicht ab; eine schlechtere Schichtung lässt sich nur über eine höhere effektive Wärmeleitfähigkeit annähern. Ein Kältespeicher rechnet immer als ein Vorrat.

Ladeordnung und Schwellen. Laden mehrere Erzeuger denselben Speicher, bestimmt ihre Ladeprio die Reihenfolge – die kleinere Zahl zuerst; vorgegeben sind Solarthermie 10, Wärmepumpe 20, BHKW 30 und Heizkessel 40. Der vorrangige Lader füllt bis zur Abschaltschwelle, alle übrigen nur bis zur Abschaltschwelle für nachrangige Erzeuger. Lädt eine Solarthermie vorrangig und ist dieses Feld leer, gelten 30 %, und der Raum darüber bleibt der Sonne. Die Einschaltschwelle schaltet keinen Erzeuger: Fällt der Füllstand auf sie oder reicht der Vorrat für eine Stunde nicht, deckt der Speicher erst wieder vorab, wenn ein Lader ihn bis zur Abschaltschwelle gebracht hat. Weil die Ladung die Zonen von oben füllt, halten die nachrangigen Lader oben einen warmen Bereitschaftsteil, und die unterste Zone bleibt kalt, bis der Speicher bei vier Zonen zu drei Vierteln voll ist – so lange arbeitet der Kollektor mit kaltem Eintritt.

Ladeordnung an einem Pufferspeicher: Die Solarthermie lädt vorrangig bis zur Abschaltschwelle, BHKW und Heizkessel nachrangig bis 30 %; rechts die Schwellen, links unten die Arbeitstemperatur der Solarthermie aus der untersten Zone. Prinzipbild, Beispielwerte gerundet.

Beispiel. Ein Puffer mit 2 000 l zwischen 70 und 30 °C fasst 92,8 kWh in vier Zonen zu je 23,2 kWh. BHKW und Kessel laden ihn bis 30 % (27,8 kWh), die Solarthermie bis 95 % (88,2 kWh). Bei 60 % Füllstand haben die beiden oberen Zonen 70 °C, die dritte 46 °C und die unterste 30 °C, und der Kollektor arbeitet mit 40 °C; bei 90 % hat die unterste Zone 54 °C und der Kollektor 64 °C.

Derselbe Puffer über einen sonnigen Frühlingstag mit Solarthermie, BHKW und Kessel: oben, wer den Bedarf deckt und wer den Puffer lädt, in der Mitte der Füllstand mit den Schwellen und den Stunden im Nachladebetrieb, unten die Temperaturen der vier Zonen. Prinzipbild, Beispielwerte gerundet.

Über diesen Tag hält das BHKW den Puffer nachts auf 30 %. Die Morgenspitze übersteigt den Vorrat über dem Mindestfüllstand: Der Puffer geht in den Nachladebetrieb, BHKW und Kessel decken direkt. Ab 10 Uhr lädt die Solarthermie ihren Überschuss ein, um 15 Uhr steht der Puffer auf 95 %; die unterste Zone steigt dabei von 30 auf 59 °C, und der Ertrag des Kollektors sinkt. Den Abend deckt der Puffer vorab, bis er um 22 Uhr wieder auf 30 % steht. Alle Felder mit ihrer Wirkung stehen unter Pufferspeicher: Parameter und ihre Wirkung, fünf Schaltungen mit Zahlen unter Pufferspeicher: Anwendungsbeispiele.

Die Formeln stehen unter Berechnung: Pufferspeicher, Schritt Schichtung, die Bedienung mit einem Beispiel unter Pufferspeicher: Schichtung nutzen.

Kennzahlen

Kennzahl	Bedeutung	typischer Bereich
Volumen	speicherfähiges Wasservolumen	300 l (Einfamilienhaus) bis mehrere m³ (Gewerbe, Nahwärme)
Spezifische Wärmekapazität Wasser	Energie je Liter und Kelvin Temperaturanstieg	1,16 Wh/(l·K)
Nutzbare Temperaturspreizung	Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur	15–30 K, je nach Anwendung
Bereitschaftsverlust	Wärmeverlust im Stillstand, unabhängig von der Entnahme	wenige kWh je Tag, abhängig von Größe und Dämmung
Schaltschwellen	Hysterese zwischen Nachladen und Abschalten	spürbarer Abstand nötig, sonst häufiges Takten

Typische Größen

Einfamilienhaus: 200–500 Liter, als Kombispeicher für Heizung und Warmwasser oder als reiner Warmwasserspeicher.
Mehrfamilienhaus: häufig 1 000–3 000 Liter, abhängig von Erzeugerleistung und Gleichzeitigkeit der Entnahme.
Blockheizkraftwerk: Faustwert 60–100 Liter je Kilowatt thermischer Leistung, damit die Maschine lange am Stück läuft.
Wärmepumpe: Das Volumen richtet sich weniger nach der Leistung als nach Sperrzeiten des Netzbetreibers, Warmwasserspitzen und Abtauunterstützung.

Einsatz und Grenzen

Ein Pufferspeicher lohnt sich, sobald Erzeugung und Bedarf zeitlich auseinanderfallen: ein Blockheizkraftwerk, das lange am Stück laufen soll, eine Wärmepumpe, die Takten vermeiden muss, oder ein Kollektorfeld, dessen Ertrag nicht im selben Moment gebraucht wird. Wo ein Erzeuger ohnehin fein und verzögerungsfrei dem Bedarf folgen kann, bringt er wenig zusätzlichen Nutzen. Er ist reiner Zeitpuffer, keine Energiequelle: Ein zu groß gewählter Speicher kostet Investition und zusätzliche Bereitschaftsverluste, ohne die Laufzeiten weiter zu verbessern; ein zu kleiner taktet trotzdem.

Auslegung

Die Größe eines Speichers folgt nicht aus einer einzigen Formel, sondern aus mehreren Anforderungen; bemessend ist die größte. Welche Anforderungen gelten, hängt von der Speicherklasse ab: Ein Heizungspuffer taktet anders als ein Trinkwasserspeicher, ein Prozesswärmespeicher kappt Spitzen, ein Kältespeicher gehört zur Kälteseite. Für Heizungspuffer an Wärmepumpen beschreibt VDI 4645 die Wege, für Festbrennstoffkessel gelten die 1. BImSchV und DIN EN 303-5, für Trinkwasser DIN EN 12831-3 und DVGW W 551. Die Auslegung ändert die Simulation nicht; sie schlägt ein Volumen vor und übernimmt es auf Zuruf in den Projektspeicher.

Speicherklassen

Klasse	Zweck	Bemessend
Heizungspuffer	Takte begrenzen, Mindestlaufzeit sichern, Sperrzeiten überbrücken, Erzeuger und Netz entkoppeln, Aufheizen nach Absenkung stützen	das größte der Heizungskriterien
Trinkwasserspeicher	Vorrat für die Zapfspitze bei Haltetemperatur	der Nenninhalt der Zapfprofil-Auslegung
Kombispeicher	Heizwasser unten, Bereitschaftszone für Trinkwasser oben	Heizzone und Brauchwasserzone, addiert
Solarladung	Baustein: nimmt den Ertrag des Kollektorfelds auf	Solarzone unten, zur Grundklasse addiert
Prozesswärmespeicher	Lastspitzen kappen, Erzeuger auf Grund- oder Mittellast halten, Chargenbetrieb überbrücken	Spitzenkappung und Heizungskriterien auf der Prozessreihe
Kältespeicher	Kältemaschine vor Takten schützen, Sperrzeiten überbrücken, Spitzen kappen	das größte der Kältekriterien

Wie die Klasse erkannt wird. EPOS-Plan leitet die Klasse aus dem Projekt ab, in dieser Reihenfolge: Hat der Speicher die Verwendung Kälte, ist er ein Kältespeicher. Sonst entscheidet der Speichertyp des Katalogsatzes; fehlt er, entscheiden die Nutzungen des Speichers (Heizung, Brauchwasser, Prozess), dann die Erzeuger, die ihn laden, und zuletzt die Topologie des Zapfprofils. Eine Solaranlage unter den Ladern oder der Speichertyp Solarspeicher fügt den Baustein Solarladung hinzu. Die Auslegung nennt Klasse und Herkunft im Kopf.

Übersteuern. Passt die abgeleitete Klasse nicht, wählt der Anwender eine andere; die Wahl gilt vor der Ableitung und wird mit dem Speicher gespeichert, die Herkunft nennt dann beide Klassen. Die Klasse Kältespeicher lässt sich nicht wählen und nicht abwählen: Ein Kältespeicher ist nie ein Wärmespeicher.

Lader

Bemessen wird für die Erzeuger, die den Speicher laden – die Zuordnung in der Simulationskonfiguration bestimmt sie. Jeder Lader bekommt seinen eigenen Kriteriensatz; der größte Wert bemisst den Speicher, die Auslegung nennt das bemessende Kriterium je Lader. Ist keine Zuordnung gepflegt, rechnet sie mit dem ersten Erzeuger der Kaskade und weist darauf hin. Ein Blockheizkraftwerk oder ein Festbrennstoffkessel unter den Ladern bringt seine Kriterien mit, gleichgültig, an welcher Stelle der Kaskade er steht.

Ein modulierender Gas- oder Ölkessel folgt der Last von seiner wirksamen Mindestleistung an: der gepflegten, sonst dem Normwert von 30 % beim Gas-Brennwertkessel und 60 % bei den übrigen. Lädt er neben anderen Erzeugern, deckt er sich ohne Puffer; die Auslegung zeigt seine Zeile zur Prüfung, aber ohne Empfehlung. Lädt er den Speicher allein, bemisst er ihn weiter; die Betriebsprobe auf das Startziel gilt dann nur für einen Kessel ohne Modulation.

Kriterien der Wärmespeicher

Kriterium	Frage	Bezug
Vorprüfung Anlagenvolumen	Führt das Heizungsnetz selbst genug Wasser, sodass eine leistungsgeregelte Wärmepumpe ohne Puffer auskommt?	VDI 4645
Faustwert nach Gerätetyp	Welcher Mindestinhalt je kW gilt für ein Gerät mit fester Drehzahl, welcher für ein leistungsgeregeltes?	VDI 4645
Mindestlaufzeit	Reicht der Inhalt, damit der Erzeuger je Start eine Mindestzeit läuft?	VDI 4645
Sperrzeit	Überbrückt der Puffer eine Sperre des Erzeugers, ohne dass die Räume zu stark auskühlen? Ein in der Sperre freigegebener Zweiterzeuger macht das Kriterium entbehrlich.	VDI 4645
Deckungsgrad	Decken Erzeuger und Puffer den Bedarf über das Jahr?	Betriebssimulation
Taktziel	Bleiben die Starts je Tag unter einem Ziel?	Betriebssimulation
Festbrennstoff	Erreicht der Puffer das vorgeschriebene Mindestvolumen hinter einem Scheitholz- oder Pelletkessel?	1. BImSchV, DIN EN 303-5
Solarthermie	Fasst der Puffer den Tagesertrag des Kollektorfelds?	DIN EN 12977
Aufheizen nach Absenkung	Stützt der Puffer die Aufheizleistung der Gebäude nach einer Absenkung der Raumtemperatur?	Aufheizoptimierung der Gebäude
Brauchwasser	Deckt die Brauchwasserzone die größte Zapfspitze des Tages?	DIN EN 12831-3, DVGW W 551
Bereitschaftsverlust	Wie viel Wärme verliert der gewählte Inhalt im Stillstand? Ein Speicher mit 1 000 l verliert an der Grenze der Klasse C rund 3,6 kWh je Tag bei 45 K.	EN 15332

Ein Plausibilitätsband je kW Heizlast – kleiner bei Flächenheizung, größer bei Heizkörpern – dient als Gegenprobe, nicht als Vorgabe. Ein größerer Puffer senkt die Starts, erhöht aber die Bereitschaftsverluste.

Heizungspuffer

Zweck ist die Entkopplung von Erzeuger und Heizkreis: weniger Starts, längere Laufzeiten, überbrückte Sperrzeiten, eine Reserve für die Abtauung der Wärmepumpe und Leistung für das Aufheizen nach einer Absenkung. Die Auslegung prüft Vorprüfung Anlagenvolumen, Faustwert, Mindestlaufzeit, Sperrzeit, Deckungsgrad, Taktziel und Aufheizen aus der Tabelle oben; die Kriterien für Festbrennstoffkessel und Blockheizkraftwerk kommen hinzu, sobald ein solcher Erzeuger unter den Ladern ist. Bemessend ist je Lader das größte Kriterium, über alle Lader das größte. Dazu kommen das Plausibilitätsband nach Übergabeart, der Bereitschaftsverlust des gewählten Inhalts und die Nachbarstufen des Katalogs. Ein Probelauf zählt die Starts je Erzeugertyp als Gegenprobe. Übernommen werden Volumen, Bereitschaftsverlust und der Katalogsatz.

Trinkwasserspeicher

Ein Trinkwasserspeicher bevorratet die Zapfspitze bei Haltetemperatur. Das Volumen bemisst die Auslegung des Zapfprofils; die Pufferauslegung rechnet es nicht ein zweites Mal, sondern prüft den Speicher gegen die Lader:

Die Ladeleistung liegt nicht über der Leistung der Lader und nicht über der Wärmetauscherleistung des Katalogsatzes.
Der Vorlauf der Lader liegt mindestens 5 K über der Haltetemperatur; ohne gepflegte Haltetemperatur gelten 60 °C.
Die Haltetemperatur liegt nicht unter der Zapftemperatur – sonst liefert der Speicher nie die geforderte Temperatur.
Ein Speicher über 400 l ist eine Großanlage nach DVGW W 551; je Person gelten als Band 28 bis 50 l.
Eine Wärmepumpe als Lader erreicht das Niveau von 60 °C nur mit Aufwand; die Auslegung weist darauf hin.

Der Speicher wird mit mindestens zehn Schichten gerechnet. Übernommen werden Volumen, Ladeleistung, Haltetemperatur, die Zapftemperatur (soweit gepflegt) und die Schichtzahl.

Kombispeicher

Im Kombispeicher liegt das Heizwasser unten und eine Bereitschaftszone für das Trinkwasser oben. Die Heizzone folgt dem Heizungspuffer, die Brauchwasserzone dem Brauchwasserbedarf; beide werden addiert. Die Topologie aus dem Zapfprofil entscheidet die Art der Zone: Speicher (Tank im Tank) oder Station (Heizwasseranteil). Ist die Nutztemperatur gepflegt, prüft die Auslegung, ob der Vorlauf der Lader oben mindestens 5 K darüber liegt, bei einer Station etwas höher. Bei einer Wärmepumpe unter den Ladern steht ein Hinweis zum Tank im Tank; das Plausibilitätsband bezieht sich auf den ganzen Behälter. Der Probelauf nennt die Stunden, in denen die Bereitschaftszone unter der Nutztemperatur lag.

Solarladung als Baustein

Die Solarladung ist keine eigene Speicherklasse, sondern ein Baustein, der zu Heizungspuffer, Trinkwasserspeicher oder Kombispeicher hinzukommt, sobald eine Solaranlage den Speicher lädt. Sie bemisst eine Solarzone unten aus der Fläche der Kollektoren, die diesen Speicher laden – ohne Zuordnung aus der Fläche des Projekts, mit Hinweis. Am Heizungspuffer gelten 50 bis 65 l je m² Kollektorfläche, am Trinkwasserspeicher ein Vorwärmvolumen von 80 l je Person, am Kombispeicher ein Band von 50 bis 80 l je m². Die Solarzone wird zum Bereitschaftsteil addiert, nicht gegen ihn verglichen: Der obere Teil bleibt vom Nachheizer warm und steht dem Ertrag nicht zur Verfügung. Die Auslegung weist den Anteil der Solarzone aus und schlägt die Nachrang-Schwelle vor; sie wird nur auf Zuruf übernommen. Ein Katalogsatz vom Typ Solarspeicher ist zugelassen.

Prozesswärmespeicher

Ein Prozesswärmespeicher kappt Lastspitzen: Der Erzeuger läuft auf Grund- oder Mittellast, der Speicher deckt, was darüber liegt. Neben Deckungsgrad und Taktziel auf der Prozessreihe gilt die Spitzenkappung: Aus der Erzeugerleistung und der Prozessreihe bestimmt eine Wochenbilanz das größte Defizit über die Spitzendauer, daraus folgt das Volumen. Die Erzeugerleistung ist eine Eingabe; ohne sie gilt der Mittelwert der Betriebsstunden. Eine Kurve zeigt, wie das Volumen bei 60 bis 140 % der Erzeugerleistung wächst. Dazu kommen die Prüfung der Prozesstemperatur (Grenze 95 °C) und des Vorlaufs der Lader. Als Prozessreihe dient die Prozesswärme des Projekts; der Hinweis erscheint, wenn mehrere Speicher sie teilen. Mit der zusätzlichen Nutzung Heizung kommt die Heizzone des Heizungspuffers dazu.

Kältespeicher

Ein Kältespeicher puffert Kaltwasser zwischen der Kälteerzeugung und der Kühlübergabe. Er gehört immer zur Kälteseite und hat eigene Kriterien; die Heizungskriterien gelten für ihn nicht. Die Kriterien sind Festlegungen von EPOS-Plan in Analogie zur Heizseite; für Kältespeicher gibt es keine Norm, nur die Normbedingung der Kältemaschinen (12/7 °C nach DIN EN 14511-2) dient als Bezug.

Lader und Bedarf. Lader sind die Kälteerzeuger der Lieferzeilen, sonst alle Kälteerzeuger in der Kältefolge. Bedarf ist die Kühlung der Gebäude samt Prozesskälte; ist die Prozesskälte an einen Speicher gebunden, zählt sie nur an diesem. Split-Geräte zählen nicht. Die Auslegung rechnet den Bedarf ohne Kappung durch den Anlagenfahrplan: Eine Sperrzeit lässt die Last in der Sperre nicht verschwinden, der Speicher soll sie ja decken.

Kriterien. Bemessend ist je Lader das größte der ersten drei, über alle Lader das größte.

Takt. Der Speicher muss die Kälte aufnehmen, die der Erzeuger mit seiner Mindestteillast während der Mindestlaufzeit liefert: Volumen ≥ Mindestleistung × Mindestlaufzeit / (1,16 Wh/(l·K) × Spreizung). Ohne gepflegte Mindestteillast entfällt das Kriterium mit Hinweis; mehrere Geräte takten als Gruppe oder einzeln, je nach Teillastweg.
Sperrzeit. Der Vorrat überbrückt die Kälte über die längste Sperre des Kältefahrplans der Lader, der Speicher beim Beginn der Sperre voll, abzüglich des Bereitschaftsverlusts je Stunde.
Spitzenkappung und Deckung. Die Kältemaschine darf kleiner sein als die Spitze: Aus der Kältereihe bestimmt eine Wochenbilanz das größte Defizit über die Spitzendauer. Der Speicher lädt nur an Kühltagen.
Spreizung. Die Kapazität ist Volumen × 1,16 Wh/(l·K) × Spreizung. Vorgabe ist das Temperaturpaar 6/12 °C; ist es nicht gepflegt, gilt die Auslegungsspreizung der Kühlübergabe, sonst 5 K. Je kWh braucht ein Kältespeicher etwa das Doppelte des Volumens eines Heizungspuffers mit 10 K Spreizung. Weicht die Spreizung des Speichers von der der Kühlübergabe ab, steht ein Hinweis.
Wärmeeintrag. Der Bereitschaftsverlust ist ein Wärmeeintrag in den Speicher; der Vorschlag richtet sich nach der Effizienzklasse C. Kaltwasser von 6 °C liegt unter dem Taupunkt der Aufstellluft – der Hinweis fordert eine dampfdiffusionsdichte Dämmung. Gerechnet wird der Taupunkt nicht.
Lade- und Entladeleistung. Die Ladeleistung liegt nicht über der freien Kälteleistung der Lader über der Raumlast, die Entladeleistung nicht unter der Spitze abzüglich der Erzeugerleistung.
Kältefolge. Hinweise: Das Freikühlregister einer Kältemaschine kühlt voll frei vor dem Speicher; ein Kälteüberschuss der Kopplung lädt den Speicher bis zur vollen Kapazität; eine Sorptionsanlage deckt vor der Folge.

Die Auslegung nennt Volumen, bemessendes Kriterium je Lader, Kapazität in kWh und in Stunden mittlerer Kältelast, das Spreizungsband, den Bereitschaftsverlust, das Betriebsbild aus der Hysterese und die Nachbarstufen. Der Katalogvorschlag nennt Pufferspeicher-Sätze mit einem Hinweis, denn der Katalog führt keinen eigenen Typ Kältespeicher. Übernommen werden Volumen, Bereitschaftsverlust und Katalogsatz; Temperaturpaar sowie Lade- und Entladeleistung nur auf Zuruf. Verwendung und Speichertyp bleiben.

Grenzen. Abgelehnt, mit Grund genannt, werden der Solespeicher (Vorlauf unter 0 °C) und ein Kältespeicher als Quelle einer Wärmepumpe: Er rechnet nicht in der Kältefolge, seine Auslegung gehört zur gebundenen Prozesskälte und zur Wärmepumpe. Eis- und Latentspeicher kennt EPOS-Plan nicht. R744-Kältemaschinen bemisst die Auslegung beim Takt wie Kaltwassersätze – mit der Mindestteillast, der Mindestlaufzeit und der Geräteanzahl der Kältemaschine, so wie die Simulation sie rechnet; ohne gepflegte Mindestteillast entfällt das Kriterium Takt.

Wie EPOS-Plan diese Kriterien aus den Bedarfsreihen und Erzeugern des Projekts rechnet und den Vorschlag in den Projektspeicher übernimmt, steht unter Pufferspeicher auslegen.

In EPOS-Plan

Der Katalog der Pufferspeicher liegt unter Administration → Energiesysteme → Pufferspeicher; im Projekt legt die Kachel Pufferspeicher der Startseite den Speicher im Dialog „Verwaltung Pufferspeicher“ an, den Erzeugern zugeordnet wird er in der Simulationskonfiguration. Wie Zuordnung, Schaltschwellen und Ladereihenfolge dort zusammenwirken, zeigt Einbindung, ein Beispiel mit realen Größen steht unter Beispiel, das Zusammenspiel mit anderen Erzeugern unter Zusammenspiel und was dabei zu beachten ist unter Fallstricke. Der Rechenweg steht unter Berechnung: Pufferspeicher. Einen Vorschlag für das Volumen rechnet die Pufferspeicher-Auslegung.

Siehe auch

Programm Dokumentation: Pufferspeicher – Einbindung, Beispiel, Zusammenspiel und Fallstricke
Berechnung: Pufferspeicher – der Rechenweg, auch der Schichtung
Pufferspeicher auslegen – das Volumen nach den Kriterien der Auslegung
Kälteerzeugung: Kältespeicher – der Kältespeicher im Betrieb der Kälteanlage
Grundlagen: Solarkollektoren – der häufigste schwankende Erzeuger vor dem Puffer
Hydraulikschemata – gebräuchliche Schaltungen als Prinzipschema