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Warmwasserspeicher
Wenn Energie zur Erwärmung von Wasser produziert wird, wird sie häufig nicht direkt verbraucht. Vor allem bei der Solarthermie stellt sich das Problem, das die Energie häufig nicht zum Zeitpunkt der Bereitstellung verbraucht wird. Aus diesem Grund ist es notwendig, einen Speicher zu besitzen, welcher die überschüssige Energie aufnimmt. Diese wird dann bei Benutzung wieder abgegeben. Im sogenannten Brauchwasserspeicher ist das erhitzte Wasser das Speichermedium. Um das Wasser langfristig mit geringen Verlusten warmzuhalten, gibt es verschiedene Möglichkeiten.
Unterschieden wird zwischen zwei verschiedenen Systemen: monovalenten und bivalenten. Wenn die selbst erzeugte Wärme einzig dazu nutzt, Wasser zu erwärmen zum Duschen oder Waschen. Der Begriff monovalent kommt daher, das nur ein Wärmeerzeuger Energie erzeugt, welche im Warmwasserspeicher gespeichert werden muss. Das Wasser für die Heizung wird dann in einem zweiten System erzeugt und in einem weiteren Speicher warmgehalten, sodass sich eigentlich keine Verbindung zwischen den beiden Systemen ergibt.
Wenn der Speicher für Solaranlagen genutzt wird, ist eine bivalente Nutzung sinnvoller. In einen Speicher wird Energie aus zwei verschiedenen Quellen eingespeist: aus der eigentlichen Solaranlage und dem konventionellen System, welches zum Beispiel Öl verbrennt. Diese zweite Quelle wird dann genutzt, wenn die Sonne wenig scheint und nicht genug Energie bereitstellen kann. In einem kombinierten Speicher ist es dann möglich, sowohl das erwärmte Wasser aus der Solaranlage oder aus der Wärmepumpe zum Waschen und Kochen zu nutzen und für die Heizung zu speichern.
Die gewonnene Wärme aus der Solarthermie wird über einen Wärmetauscher an das Nutzwasser abgegeben. Dies geschieht zumeist durch eine Wärmeträgerflüssigkeit. Das so erwärmte Wasser läuft dann in den Nutzwasserspeicher. Der eigentliche Wärmetauscher ist eigentlich nichts anderes als ein spiralförmiges Kupferrohr, durch welches die Trägerflüssigkeit fliesst und seine Wärme an das umgebende Wasser abgibt. Durch die Spiralform entsteht eine grosse Oberfläche für eine schnelle Abgabe der Wärme bzw. Energie. Es gibt sogenannte Externe Wärmetauscher, die sich statt im Speicher an den Zuleitungsrohren befinden. Dieses System bietet zwei Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Wärmetauscher: Auf der einen Seite die stark verringerte Verkalkung sowie eine leichtere Zugänglichkeit, sollte eine Beschädigung entstehen.
Es gibt verschiedene Arten von Warmwasserspeichern, von einfachen Systemen bis zu komplexen Schichtenspeichern. Bei einfachen Pufferspeichern wird die Wärme durch einen Wärmetauscher im unteren Teil des Speichers von unten nach oben an das Wasser abgegeben. Schichtenspeicher nutzen jedoch eine physikalische Eigenschaft von Wasser, um effektiver zu arbeiten: Je nach Temperatur besitzt Wasser eine unterschiedliche Dichte, Wasser desselben Volumens ist also leichter oder schwerer als anderes. Warmes Wasser ist leichter als kaltes, weshalb es nach oben steigt. Die Temperatur eines Schichtspeichers ist unten niedriger als im oberen Bereich. Hierdurch werden die Zugabe und die Entnahme von Wasser wesentlich vereinfacht. Letztlich am effektivsten sind solche Schichtspeicher, die Wasser in genau der gleichen Höhe hinzugeben, in der im Speicher die passende Temperatur herrscht. Dies geschieht über ein Rohr mit einer Reihe von Verschlüssen in unterschiedlicher Höhe, die sich je nach der Temperatur öffnen oder schliessen.
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