Optimierte Wasserwärmespeicher für die Nutzung regenerativer und fossiler Energiequellen

Die Nutzung regenerativer Energiequellen stellt in vielen Systemen und Versorgungsnetzen wesentlich höhere Anforderungen an die Konstruktion, Auslegung und Betriebsführung von Wärmespeichern als konventionelle Energieträger. Aber auch das Potenzial eines Brennwertkessels kann mit einem optimierten Wasserwärmespeicher besser ausgeschöpft werden. Entscheidend für die Effizienzsteigerung von Wärmespeichern mit ausgeprägter thermischer Schichtung ist die Ausbildung und Aufrechterhaltung einer schmalen Mischzone zwischen dem wärmeren und kälteren Bereich des Speichers. Eine schmale Mischzone und eine niedrige Temperatur im unteren „entladenen“ Speicherbereich wirken sich positiv auf den Wirkungsgrad von Sonnenkollektoren und Brennwertkesseln aus. Beim Einsatz von Wärmepumpen verbessert sich deren Leistungszahl. Der Beitrag zeigt die Auswirkungen der Betriebsweise und der konstruktiven Details des Wärmespeichers, insbesondere der Be- und Entladevorrichtungen, auf, welche durch experimentelle und numerische Untersuchungen ermittelt wurden.The spreading integration of renewable sources of energy into conventional heat supply systems places high demands on the designing, dimensioning and operation of hot water storage tanks. A pronounced thermal stratification is of positive influence for the efficiency of solar collectors, condensing boilers and the COP of heat pumps connected to the storage tank. The extent of the thermal mixing layer determines the volumetric efficiency of the tank and thus the economics of investment and operation. In this paper, a method is presented by which the losses of hot water storage tanks are correlated to the tank design and operating conditions