Was ist der Unterschied zwischen einem direkt und einem indirekt beheizten Warmwasserspeicher?

Was ist der Unterschied zwischen einem direkt und einem indirekt beheizten Speicher?

Ein direkt beheizter Speicher hat keinen Wärmetauscher. Die Wärmequelle sitzt im Wasser selbst – meist ein oder zwei Elektro-Heizstäbe, gelegentlich ein Fernwärmeanschluss. Ein indirekt beheizter Speicher hält die Wärmequelle getrennt: Heißes Primärwasser von Heizkessel, Wärmepumpe oder Solarkreis zirkuliert durch einen geschlossenen Rohrwendel-Wärmetauscher im Speicher und vermischt sich nie mit dem Trinkwasser.

Die indirekte Beheizung ist der Standard für jedes Haus mit wasserführender Wärmequelle und die einzig sinnvolle Option für Solarthermie oder eine Wärmepumpe, denn diese Quellen erzeugen Wärme als heißes Wasser und nicht als Strom.

Wie lange dauert das Aufheizen eines Speichers jeweils?

Das Erwärmen von 200 Litern um 50 °C erfordert 11,6 kWh – eine Kilowattstunde erwärmt 17,2 Liter um 50 Grad. Teilt man das durch die zugeführte Leistung, wird der Unterschied zwischen beiden Bauarten offensichtlich.

Der Wärmetauscher bestimmt die Werte bei indirekter Beheizung, nicht der Kessel. Ein 30-kW-Kessel an einem 0,6-m²-Wärmetauscher überträgt dennoch nur etwa 12 kW – weshalb die Tauscherfläche und nicht die Brennerleistung die Aufheizzeit bestimmt.

Wann ist ein direkt beheizter Speicher sinnvoll?

Wo es überhaupt keine wasserführende Wärmequelle gibt oder wo Strom im Moment des Heizens wirklich günstig ist. Drei Fälle:

• Vollelektrische Wohnungen und Apartments ohne Heizkessel und ohne Platz für ein Außengerät.
• Niedertarife oder zeitvariable Tarife, bei denen ein direkt beheizter Speicher mit Nachttarif wie eine einfache thermische Batterie wirkt. Ein über Nacht geladener 250-Liter-Speicher speichert rund 14 kWh.
• Nutzung von PV-Überschuss, bei dem ein PV-Überschussregler Strom, der sonst ins Netz eingespeist würde, in den Speicher leitet.

Der Nachteil ist die Effizienz. Direkte Beheizung wandelt eine Kilowattstunde Strom in eine Kilowattstunde Wärme um; eine Wärmepumpe an einem indirekt beheizten Speicher macht aus derselben Kilowattstunde drei oder mehr, sodass die Betriebskosten schon vor jedem Solarbeitrag bei einem Drittel oder weniger liegen.

Warum brauchen Wärmepumpen und Solar einen indirekt beheizten Speicher?

Weil beide Wärme bei niedriger Temperatur liefern und niedrige Temperatur eine große Fläche verlangt. Am Kessel-Wärmetauscher liegt zwischen dem 75 °C warmen Primärwasser und dem Speicher eine Differenz von 20–25 K an; bei einer Wärmepumpe mit 50 °C sind es kaum 10 K, sobald sich der Speicher erwärmt hat. Die Wärmeübertragung ist proportional zu dieser Differenz, der Wärmetauscher muss also zum Ausgleich wachsen – typischerweise 2,5–3,0 m² gegenüber 0,5–0,8 m² bei einem Kessel-Speicher, wie in welche Wärmetauscherfläche ein Wärmepumpen-Speicher braucht erläutert.

Solarthermie hat dieselbe Anforderung plus eine weitere: Der Wärmetauscher muss tief im Speicher sitzen, damit die Kollektoren stets auf das kälteste verfügbare Wasser treffen. Solimpeks baut seine Solar- und Wärmepumpen-Speicher nach diesem Prinzip, mit dem Primär-Wärmetauscher im unteren Teil des Speichers und eigenen Ausführungen mit Solar-Wärmetauscher (TSE-VS) und Wärmepumpen-Wärmetauscher (TSE-VS HP) für den Niedertemperaturbetrieb.

Kann ein Speicher zugleich direkt und indirekt beheizt sein?

Ja, und die meisten guten Speicher sind so gebaut. Ein indirekt beheizter Speicher mit einem Heizstab im oberen Drittel bietet einen Wärmetauscher für die Hauptwärmequelle plus eine elektrische Zusatzheizung als Reserve, die nur die obersten 60–80 Liter erwärmen kann – nützlich für eine Legionellen-Pasteurisierung, für PV-Überschuss oder für die Woche, in der der Kessel ausfällt.

Ein bivalenter Speicher mit zwei Wärmetauschern führt denselben Gedanken weiter, mit zwei indirekten Wärmetauschern in unterschiedlicher Höhe, sodass Solar und ein Kessel sich einen Speicher teilen können, ohne einander zu stören. Der Heizstab ist bei dieser Anordnung eine dritte Wärmequelle und kein Ersatz für einen der beiden Wärmetauscher.