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Heißwasserspeicher / Brauchwasserspeicher
zur Beheizung mit einer separaten Wärmepumpe

Lesehilfe: Die hier gerade von Ihnen geöffnete Seite beschäftigt  sich mit der Aufbewahrung von  Wasser, welches von einer separaten Wärmepumpe, bzw. sonstigen Wärmequelle erwärmt wurde. Zu diesen separaten Wärmepumpen gehören in erster Linie alle Heizungswärmepumpen, aber auch die  Kleinstwärmepumpen EUROPA Mini IWP (Luft) und EUROPA Mini EWP (Erdwärme) von OCHSNER.
Da die EUROPA-Wärmepumpen  aufgrund ihrer Eigenschaften mit und ohne fest angebauten Wasserspeicher  insgesamt eine eigene Geräteklasse bilden,  habe ich zu dieser Geräteklasse  eine separate Unterseite zusammengestellt.
Sie finden diese Unterseite durch Klicken auf diesen Link:  
Brauchwasser-Wärmepumpen EUROPA
Interessieren Sie sich also für eine EUROPA  Mini + einen separaten Speicher, so empfehle ich Ihnen den obigen Link und die unten nachfolgenden Infos gleichermaßen.

 

Häufig sind meine Kunden erstaunt, wenn sie erfahren, dass ihr äußerlich noch schöner Warmwasserspeicher ebenfalls getauscht werden muss oder soll.

Warum ist das so?

Antwort:

    Grund Nr. 1: Warmwasserspeicher durchgerostet

    Normale Speicher für Trinkwasser leben nicht ewig!

    Problemursache sind hier vor allem die im Leitungswasser enthaltenen Mineralien und vor allem der mitgebrachte Sauerstoff.

    Zwar verfügen die Heißwasserspeicher in der Regel zur Vermeidung von Korrosion über so genannte Opferanoden, aber diese werden häufig nicht gewartet - oder die Betreiber der Anlage wissen nicht einmal von deren Existenz.
    Und dabei kostet eine neue Opferanode kaum mehr als 20 - 30 Euro, je nach Größe und Hersteller.

    Wenn also nach vielen Jahren aufopferungsvoller Tätigkeit so eine Opferanode sich in Schlamm aufgelöst hat. Dann kann das Wasser im Speicher ungehindert den Speicher korrodieren.

    Das Bild rechts zeigt einen über 20 Jahre alten, vermeintlich “noch guten”  Speicher von außen, nach Abnahme der Isolierung. Der Speicher war von innen durchgerostet.
    Nur ein verbackenes Gemisch aus  Kalk, Rost und Dämmschaum hatten  bis zum Zeitpunkt des Ausbaus  eine Überschwemmung des Kellers verhindert.

    Noch schlimmer sah es innen aus, nachdem ich den Speicher interessehalber “zur Obduktion” geöffnet hatte, siehe Bild unten
    Man sieht Ablagerungen von Rost (viel  davon wurde beim Ablassen des Wassers herausgespült) und abgeplatzte Teile der ursprünglichen Anti-Korrosionsbeschichtung. Es ist fast schon ein Wunder, dass  niemand, der Wasser aus diesem Speicher getrunken hat, davon krank geworden ist:

Warmwasserspeicher Rost und zerstörte Korrosionsschutzschicht innen

    Grund Nr. 2:

    Der im Speicher  eingebaute Wärmetauscher muss
    zum angeschlossenen Wärmeerzeuger  passen!

    Konventionelle Warmwasserspeicher (also nicht die modernen Frischwasserspeicher) sind auf konventionelle Kessel optimiert. Diese laden die angeschlossenen Wasserspeicher mit Vorlauftemperaturen von bis zu 90°C.  Und dafür genügen  relativ kleine Heizregister mit typischerweise 1,5 - 2 Quadratmeter Wärmeübergabe-Fläche, je nach Hersteller und Größe des Speichers.

    Die besten Wärmepumpen  bringen aber gerade mal Vorlauftemperaturen von um die 65 Grad. Das verlangt deutlich größeren Wärmetauscherflächen, erst Recht, wenn man den Anspruch hat, die Wärmepumpe mit noch niedrigerer Vorlauftemperatur energieeffizient zu betreiben.  So verfügt beispielsweise der 350-Liter-Speicher von OCHSNER über eine Wärmetauscherfläche von 4,5 Quadratmeter - und selbst das reicht nur für relativ kleine Wärmepumpen.

    Ganz nebenbei: Auch Brennwert-Kessel oder -Thermen profitieren von großzügig dimensionierten Heizregistern, denn kleine Register im Wasserspeicher zwingen die Brennwertgeräte häufig zu unnötig hohen Vorlauftemperaturen, bei denen der Energie sparende Brennwerteffekt nicht mehr stattfinden kann.
     

    Grund Nr. 3:

    Legionellen!

    Eigentlich müsste in Gebäuden ab zwei Wohneinheiten nach der so genannten “Legionellenverordnung” (DVGW-Arbeitsblatt W551) in den entsprechenden Wasserspeichern ständig eine Temperatur von mindestens 60 Grad herrschen. 
    Und das bewirkt natürlich einen hohen Energieverbrauch, nur wegen ein paar Mikroben.
    Dieses Problem kann man dadurch umgehen, dass man nicht mehr das Trinkwasser auf Vorrat erwärmt, sondern ersatzweise ein paar hundert Liter Heizungswasser. Die Menge des tatsächlich bevorrateten heißen Trinkwassers beträgt bei diesem Speichertyp nur um die 30 - 50 Liter, je nach Speichergröße. Solche Speicher werden im Handel als Hygiene- oder Frischwasserspeicher angeboten; bei OCHSNER heißen sie “UNIFRESH-Speicher”.

    Das Trinkwasser strömt bei diesem Speichertyp nach dem Öffnen der Zapfstelle von unten in ein innen im Speicher liegendes Edelstahlrohr. Das Edelstahlrohr windet sich innerhalb des Speichers als Spirale bis nach oben und so kann sich das durchfließende Frischwasser beim Durchströmen des Edelstahlrohrs auf bis zu etwa 60 Grad erwärmen (falls Speicher auf etwa 65 Grad aufgeladen wurde).

    Der Clou: Die durchschnittliche Verweildauer des Trinkwassers im Edelstahlrohr innerhalb des Speichers ist jetzt relativ kurz. Deshalb haben Legionellen kaum mehr die Zeit, um sich darin zu vermehren - auch wenn die Speichertemperatur unter 60 Grad liegen würde.

    (Anmerkung: Zirkulationsleitungen oder “tote” Leitungsstrecken müssen fallweise gesondert betrachtet werden, insbesondere bei dauerhaft abgestellten Zirkulationspumpen. Davon unabhängig gelten die Vorgaben der Trinkwasserverordnung.)

    Übrigens sind Speicher, bei denen das relativ korrosions-aggressive Trinkwasser nur noch mit Edelstahl in Berührung kommt, nicht nur hygienischer, sondern haben bauartbedingt auch eine höhere Lebenserwartung.
     

    Grund Nr. 4:

    Puffermasse zur Optimierung der Laufzeiten einer Wärmepumpe

    Da die Wärmepumpe zu Heizzwecken in der Regel zusätzlich noch einen Pufferspeicher benötigt, liegt es bei beengten Platzverhältnissen im Heizungskeller nahe, einen Teil des Heizungswassers, nämlich den im unteren Teil des Frischwasserspeichers, als Puffermasse zu nutzen.
    Diese Anforderung erfüllen die beiden OCHSNER Unifresh-Speicher, die es als 560-Liter und 855-Liter-Speicher gibt.

    In besonders großen Anlagen kann es jedoch auch sein, dass selbst der 855-Liter-Unifresh nicht mehr ausreicht. Solche Anlagen erhalten dann in der Regel je einen Speicher für die Heizung und einen für die Warmwasserversorgung.
     

Betrachten wir nun die drei nachfolgenden Bilder zu den wichtigsten Speichertypen. Sie sehen:

Links:    Ein “leerer” Speicher, wie er typischerweise als Pufferspeicher für
             erwärmtes  Heizungswasser
verwendet wird. Dieses erwärmte
             Heizungswasser könnte aber auch über einen außenliegenden
             Wärmetauscher, bzw. über eine Frischwasserstation (hier nicht
             dargestellt) genutzt werden, um heißes Trinkwasser zu erzeugen.

Rechts:  Ein klassischer Brauch-/Trinkwasserspeicher. Die Beheizung
             erfolgt über heißes Heizungswasser, welches durch die
             innenliegende Rohrspirale strömt. Das Trinkwasser hat 
             bei dieser Speicherbauart Kontakt zur Speicherwand und  kann
             diese korrosiv angreifen. Im Wesentlichen wird hier heißes
             Trinkwasser bevorratet.

Unten: Ein Unifresh-Speicher. Man sieht das dicke Edelstahlrohr für die
            Trinkwassererwärmung und im unteren Bereich ein relativ dünnes
            Rohr, an das z. B. eine Solarkollektor-Anlage angeschlossen werden
            könnte. Durch die vielen Anschlussmöglichkeiten kann man den
            unteren Teil auch als integrierten Heizungspufferspeicher nutzen
            (z. B. unten nur Aufheizung auf 37 Grad für die Fußbodenheizung).
            Über ein so genanntes hydraulisches Umschaltventil kann dann die
            Wärmepumpe den oberen Teil gezielt und besonders stark
            erwärmen (z. B. 60 Grad), so dass auch wirklich heißes Trinkwasser
            am oberen Ende des Edelstahlrohrs entnommen werden kann.
            Im Wesentlichen wird hier heißes Heizungswasser bevorratet und
            damit das Trinkwasser erst im Bedarfsfall erwärmt.

Pufferspeicher, leer, im Bild ohne FrischwasserstationSP350 Wärmepumpenspeicher mit relativ großem Register zum WärmetauschUnifresh- bzw. Frischwasserspeicher, hier als Kombispeicher mit Solarregister

Und wie groß sollen denn nun die Speicher für das warme Brauchwasser sein?

Als erster Anhaltspunkt kann gelten, dass eine normale Familie mit
max. 4 Personen mit einem konventionellen 300-Liter-Speicher auskommen dürfte oder alternativ mit einem 500-Liter-Hygienespeicher, bzw. Unifresh-Speicher.

Eine entscheidende Rolle spielt aber auch die Leistungsfähigkeit der angeschlossenen Wärmepumpe und der Wasserbedarf z. B. durch große Badewannen. Weitere Auswahlkriterien sind die Größe der Oberfläche des innen liegenden  Edelstahl-Wellrohrs (typisch 6 - 10 Quadratmeter) beim Frischwasser-Speicher, sowie die Verlustleistung. So darf beispielsweise ein 500-Liter-Speicher seit September 2017 nach Norm nicht mehr als 116,7 Watt Verlustleistung haben. Weitere Anforderungen wären fallweise zu erörtern.

Bitte beachten Sie bei Ihrer Auswahl, dass der neue Speicher auch irgendwie an seinen Aufstellungsort, also typischerweise in den Keller verbracht werden muss. Hier gilt im Allgemeinen, dass bis 600 Liter Speicherinhalt die Einbringung machbar ist, sofern die Dämmung abnehmbar ist. Ab 800 Liter Speicherinhalt werden häufig enge Türen oder die Treppenbreite zum Problem.

Nachfolgendes Bild vermittelt einen Eindruck von der Einbringung eines etwa 160 kg schweren Unifresh-Speichers mit 500 Litern Inhalt über eine gerade, außen liegende Kellertreppe:

P8310014   400x755 Einbringung eines 500 l - 160 kg  schweren Frischwasserspeichers

Einen 800-Liter-Speicher hätten wir hier ohne weitere Baumaßnahmen schon nicht mehr in den Keller bekommen!

 

Weiter oben habe ich bereits auf das Problem mit den Opferanoden hingewiesen. Erlauben Sie mir deshalb hier  noch ein Bild von einer Opferanode, so wie sie in konventionellen Trinkwasser-Warmwasserspeichern zum Zwecke des Korrosionsschutzes verbaut werden (nicht notwendig bei Edelstahlspeichern und auch nicht bei Frischwasserspeichern!).

Die Opferanode löst sich mit der Zeit auf und zwar um so schneller, je mehr Wasser verbraucht wird und je aggressiver das Wasser ist. Der dabei wie in einer Batterie entstehende minimale Schutzstrom ist für den Anlagenbetreiber ungefährlich und schützt die nicht rostfreien Teile des Wasserspeichers vor Korrosion (aber nicht vor Verkalkung!).

Das Problem: Die Anode muss alle paar Jahre geprüft und bei deutlicher Abnutzung erneuert werden, da sie sonst ihre Schutzfunktion verliert.
Wird das nicht beachtet, kann dies langfristig zu Leckagen bis hin zu einem überschwemmten Keller führen!

Nachfolgendes Bild zeigt die total zerschlissene Anode aus einem alten Wasserspeicher, der im Zuge einer Sanierung erneuert werden musste.
Die Schutzfunktion dieses auf Bleistift-Dicke abgenutzten “Anoden-Zombies” darf man getrost mit “Null” ansetzen.
Links im Bild sehen Sie, wie eine vergleichbare neue Anode aussieht:

Total verschlissene Opferanode aus Trinkwasserspeicher (Böhringen bei Radolfzell) und neue Anode

Was Sie als Auftraggeber sonst noch wissen sollten:

  • Wärmepumpen für Heizzwecke sollten mit einem Heizungspufferspeicher betrieben werden. Das sorgt durch eine Verringerung der Heizungs-Taktzyklen für ein langes Wärmepumpen-Leben und niedrigere Betriebskosten.
  • Sowohl große Trinkwasserspeicher als auch Heizungspufferspeicher helfen künftig bei der automatischen Ausnutzung günstiger Stromtarife  (“smart Grid”). Mit Hilfe geeigneter Elektronik ist es dann möglich, einen  Wärmevorrat anzulegen, wenn der Strompreis gerade günstig ist.
  • Große Wasserspeicher bieten Ihnen auch die Möglichkeit zur Speicherung größerer Mengen Solarenergie. Sie müssen dann nur noch die Kollektoren und den eletronischen Regler an die Speicher anschließen. Sie brauchen aber keine neuen Speicher mehr zu kaufen!
  • Schon  heute empfiehlt sich beim Einsatz von “Wärmpumpen-Stromtarifen” und ganz besoders im Zusammenspiel mit konventionellen Heizkörpern  ein möglichst großer Heizungspufferspeicher zur Überbrückung der Strom-Sperrzeiten.
  • Wärmepumpen benötigen für die Trinkwassererwärmung so genannte Wärmepumpen-Warmwasserspeicher mit extra großem Heizregister oder alternativ Frischwasserspeicher, wie z. B. das OCHSNER Unifresh-System (s. nächsten Punkt) oder alternativ einfache Pufferspeicher mit außen liegender Frischwasser-Station.
  • Unifresh-Speicher verhindern weitgehend das Legionellenwachstum im Speicher, sparen Energie und benötigen als Kombi-Speicher weniger Aufstellfläche im Heizungskeller.
    Sie sind wegen ihres Aufbaus etwas teurer und schwerer als einfache Stahlspeicher, belohnen aber durch höhere Lebenserwartung. Sie erlauben auch den Anschluss von Sonnenkollektoren.
  • Bei Problemen mit dem Gewicht des Speichers kann ein relativ leichter Pufferspeicher die Lösung sein. Die dann erforderliche Frischwasserstation kann dann getrennt eingebracht und montiert werden.
  • Wasserschäden durch verrostete Altspeicher können sehr schnell teurer werden als die Anschaffung eines neuen Speichers.
  • Kaufen Sie nicht größer, als es Ihre Treppen und Türen zulassen.
    Notfalls lieber 2 kleine Speicher  kaufen und im Keller verbinden.
    Bei Neubauten große Speicher immer rechtzeitig per Kran in den Keller
    verbringen (bevor Kellertreppe/Kelledecke montiert wird)!
  • Achten Sie auf die für Sie richtige Lage der Anschlüsse. Häufig liegen die Anschlüsse 90° auseinander oder 180° (=auf gegenüber liegender Speicherseite). Letzteres ist ungünstig, wenn der Einbauort auf drei Seiten z. B. von Wänden begrenzt wird. Rohranschlüsse, die dann auf der Speicherrückseite liegen, können im Falle einer Leckage zum großen Problem werden, und sei es nur, weil man eine tropfende Stelle zu spät bemerkt.
  • Große Speicher sind unter bestimmten Bedingungen auch förderfähig.
    Stichwort: Netzmanagement-Bonus.

Nichts Passendes gefunden?

Dann lassen Sie sich beraten, denn der gut sortierte Fachhandel bietet Lösungen für fast jeden Bedarf,  z. B.

  • Unterstellspeicher oder Liegendspeicher, die auf besonders niedrige Einbaumaße optimiert sind, 
  • Wärmepumpenspeicher, die über einen sogenannten Direktkondensator verfügen (Direktanschluss für Kältemittel)
  • Große Speicher, die vor Ort zusammengebaut/verschweißt werden
  • Korrosionssichere Speicher aus Kunststoff oder Edelstahl
  • Speicher für den Anschluss mehrerer Wärmequellen

Letztendlich gibt es immer eine Lösung.
Es ist - wie fast immer - nur eine Frage des Preises ...

 

 

Und als “Zugabe” noch ein interessantes Thema:

Heizung UND Heißwasser mit der Wärmepumpe

Im Normalfall ist es etwas preisgünstiger, das heiße Brauchwasser, bzw. Trinkwasser mit der Heizungswärmepumpe zu erwärmen. Aber:

Wie schafft eigentlich die Wärmepumpe das Umleiten von erwärmtem Heizungswasser vom  Heizungspuffer auf den Brauchwasserspeicher und umgekehrt?

Handelsübliche Wärmepumpen nutzen dazu ein spezielles hydraulisches Umschaltventil, bzw. 3-Wege-Ventil,  bei der das von der Wärmepumpe herangepumpte Heizwasser wahlweise in zwei verschiedene abgehende Rohre gelenkt werden kann. Das Umschalten geschieht dabei mit Hilfe eines kleinen Motors am Umschaltventil, welcher an die Wärmepumpe elektrisch angeschlossen wird. Zur Umlenkung schickt die Wärmepumpe dann entweder Strom auf der Leitung für  “zum Heizungspuffer” oder alternativ auf der Leitung “zum Brauchwasserspeicher” .

Eines dieser beiden vom Umschaltventil abgehenden Rohre führt dann normalerweise zum Heizungspufferspeicher (mit dort angeschlossener  Fußbodenheizung und/oder Heizkörpern), während das andere vom Umschaltventil abgehende Rohr zum Brauchwasserspeicher führt. Beim Kombispeicher würde das für Warmwasser zuständige abgehende  Rohr  nach oben (etwa auf 2/3 Speicherhöhe) in den Kombispeicher führen, während  das andere, für Heizung vorgesehene  Rohr auf etwa 1/3 der Kombispeicherhöhe dort angeschraubt wäre.

Nachfolgende Bilder zeigen die Wirkungsweise eines solchen Umschaltventils, wobei das hier gezeigte Modell zwei Funktionen kennt:

  • entweder Heizungswasser geradeaus durchschleusen
  • oder Heizungswasser im 90-Grad-Winkel umlenken

Zur Umschaltung dreht der Elektromotor über eine Antriebswelle  im Umschaltventil ein spezielles Messingteil, das sogenannte “Küken”  um jeweils 90° vorwärts oder rückwärts. Der Elektromotor erhält dabei seinen Strom vom Steuergerät der Wärmepumpe, wodurch die Wärmepumpe vollautomatisch zwischen Heizungsbetrieb und Warmwasserbetrieb umschalten kann.

Nachfolgende Bilder zeigen ein Umschaltventil im Auslieferungszustand ohne Stellmotor, nur mit manuellem Stellrad.
Das manuelle Stellrad wurde später bei der Endmontage durch den elektrischen Stellmotors  ersetzt.

 

Bild 1 - Grundstellung. bzw. Ruhestellung

  • Durchfluss von links nach rechts oder umgekehrt  offen
  • Gliedermaßstab ist durchgesteckt
  • Durchfluss/Umlenkung  nach oben durch das Küken blockiert
  • man sieht nur Metall, aber nicht den durchgesteckten Maßstab

Umschaltventil  Durchflussrichtung geradeaus DSCF3558 für OCHSNER Luftwärmepumpe GMLW 35

 

Bild 2 - Übergang während Umschaltung

  • Küken um etwa 30 Grad  im Uhrzeigersinn gedreht
  • Umlenkrichtung nach oben zu ca. 1 Drittel offen
  • der Weg von links nach rechts ist noch einigermaßen offen
  • der Gliedermaßstab kann noch durchgesteckt werden

Umschaltventil Umlenkrichtung ca. ein Drittel geöffnet DSCF3559  für GMLW35

 

Bild 3 - Umschaltposition erreicht

  • links einströmendes Wasser würde zu 100 % auf den oberen Anschluss umgelenkt  (und umgekehrt bei entgegengesetzter Fließrichtung)
  • der Durchgang auf den rechten Abgang ist durch das Küken
    vollständig versperrt
  • der Gliedermaßstab kann nicht mehr durchgesteckt werden

Umschaltventil  Durchflussrichtung 90 Grad nach oben DSCF3558  für GMLW35

Obige 3 Bilder zeigen ein Umschaltventil vom Typ  3-Wege Mischer, DN 50, Kvs 65 / 40, RP 2" , vorgesehen für ein Kundenprojekt mit einer Luftwärmepumpe OCHSNER GMLW35+ zum Anschluss an einen 1000-Liter-Frischwasserspeicher.

 

Noch ein paar Tipps für Selbermacher:

Achten Sie auf geringen Strömungswiderstand, bzw. hohen KVS-Wert und auf eine möglichst geringe Leckrate. Ersteres spart z. B. Strom für die Umwälzpumpe, während Letzteres gerade im Sommer vermeidet, dass Sie unnötigerweise die Heizung erwärmen.

Vermeiden Sie Konfigurationen, bei denen der Durchfluss im Zuge der Umschaltung unnötig lange behindert wird. Eine Zwangsabschaltung der Wärmepumpe durch die Wärmepumpensteuerung (Strömungsüberwachung) könnte die Folge sein.

Manche Billig-Hersteller haben außen große Anschlüsse, aber innen ein Mini-Küken mit großem Strömungswiderstand. Vergleichen Sie also die KVS-Werte.

Machen Sie sich spätestens vor dem Einbau mit der Funktion des Umschaltventils vertraut und prüfen Sie insbesondere, ob der Stellmotor in seiner vorgesehenen Einbauposition im Zusammenspiel mit den zur Verfügung stehenden Steuerspannungen tatsächlich zu den gewünschten Positionen des Kükens führt. (Achtung: 230-Volt-Antriebe sind nur etwas für Fachkräfte!) Häufig ist die Stellung des Kükens im fertig eingebauten Zustand an einer Kerbe, bzw. Markierung des Stellschaftes erkennbar. Bedenken Sie, dass Sie ohne zusätzliche Verschraubungen im fertig verbauten Zustand keinen Blick mehr auf das Küken haben werden und eine eventuell erforderlich werdende Fehlerdiagnose dadurch erschwert wird.

Zweifel? Kaufen Sie im Zweifelsfall besser das vom Hersteller Ihrer Wärmepumpe empfohlene Umschaltventil, auch wenn das ein paar Euro teurer sein könnte als dubiose Billigware aus dem Internet.

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