Pufferspeicher und Wärmepumpe?

Soll man für die neue Wärmepumpe auch einen Pufferspeicher einbauen? Braucht man das wirklich, oder ist das nur „nice to have“?
Es gibt Gegner und ihre Argumente, und es gibt gute Gründe für den Einbau eines Pufferspeichers. Dieser Blogbeitrag soll einige Vorurteile entkräften und bei der anstehenden Entscheidung helfen.

Zu Beginn: Dass es unterschiedliche Bauformen für einen Pufferspeicher und verschiedene Arten der Einbindung in das Rohrsystem gibt, ist mir bewusst. Hier geht es ausschließlich um die einfachste Form, nämlich ein leerer Behälter mit Zu- und Abläufen. Sozusagen ein leeres Fass. Der Pufferspeicher wird in Serie bzw. als Reihenpuffer in das Rohrleitungssystem integriert. Es ist keine zusätzliche Pumpe notwendig.
Eine weitere Voraussetzung: Ein Pufferspeicher zur Unterstützung der Wärmepumpe wird nur infrage kommen, wenn Heizkörper (HK) installiert sind. Neue Häuser haben in der Regel eine Fußbodenheizung (FBH), ein Pufferspeicher ist hier nur in Ausnahmefällen notwendig.
Es betrifft also alle, die ihre alte Heizung sanieren und eine Wärmepumpe einbauen wollen!
Zu Beginn ein paar Dinge zum Verständnis.

Kennt ihr das Systemvolumen eurer Heizungsanlage? Damit ist das Wasservolumen aller Heizungsrohre, Ventile usw. gemeint. In einem Einfamilienhaus (EFH) mit 100 m² Wohnfläche sind das ca. 50 l für die Rohre und 20 l für die Heizkörper. Wer mit einer FBH gesegnet ist, hat ganz sicher viel mehr Wasservolumen in den verlegten Rohren.

Speichermasse

Ganz wichtig! Auch hier wieder ein Vergleich zwischen HK und FBH. Nehmen wir in unserem fiktiven EFH an, dass die verlegten Kupferrohre eine Masse von 50 kg und die 10 HK Typ22 rund 200 kg haben. Zusammen, sagen wir großzügig rund 300 kg, zuzüglich des Wasservolumens kommen wir auf 370 kg.

Bei der FBH besteht der Bodenaufbau aus Zementestrich (90 kg/m²) und in der Regel Fliesen (20 kg/m²). Damit kommen wir auf eine Speichermasse von 11.000 kg bzw. 11 t.

Also ganz klar: Die FBH ist, was Systemvolumen und Speichermasse betrifft, klar im Vorteil.

Warum taktet meine Wärmepumpe?

Mit Takten oder Pendeln ist das Ein- und Ausschalten des Kompressors gemeint. Grundsätzlich ist das kein Problem, erfolgt es aber zu oft, kann sich das auf die Lebensdauer der Wärmepumpe auswirken. Schön wären vier bis fünf Takte pro Tag, oder 1.000 Takte pro Heizsaison. Warmwasser nicht berücksichtigt.
Wie kommt es dazu? Die Wärmepumpe ist darauf ausgelegt, bei der Normaußentemperatur die Bude warmzumachen, ihre Leistung ist darauf abgestimmt. Alle moderne Wärmepumpen können die Leistung in bestimmten Grenzen anpassen. Je nach Außentemperatur kommt aber irgendwann der Punkt, wo selbst die Minimalleistung noch zu hoch ist. Und dann schaltet der Kompressor ab!

Beispiel: Die Aquarea WH-MDC05J3E5 (Jeisha) kann bis auf 400 W herunterregeln. Die Außentemperatur beträgt 5 °C, die VL-Temperatur 34 °C, ∆t = 5 °C. Die abgegebene Wärme liegt, bei COP 4 dann bei 1.600 W. Steigt die Temperatur draußen an, steigt auch der COP und schon beträgt der Wärmeertrag 2.800 W. Zu viel, die Wärme kann vom Haus nicht abgenommen werden. Der Kompressor schaltet ab.
Die Situation ist bei jedem Haus etwas anders. Aber meistens liegt der kritische Temperaturbereich oberhalb von 5 °C.

Aber was hat das alles mit dem Pufferspeicher zu tun? Nun, wir haben zuvor über das Systemvolumen und die Speichermasse gesprochen. Und jedem dürfte klar sein, dass die sehr große Speichermasse einer FBH auf wechselnde Temperaturen ausgleichend wirkt. Bei HK fehlt die dämpfende Wirkung! Und jetzt kommt der Pufferspeicher zum Einsatz.

Es wird viel diskutiert, vor allem in den sozialen Medien, und natürlich gibt es bei uns in Deutschland dafür auch Normen. Nehmen wir uns das 600 l-Fass, Energieklasse B, wieder als Beispiel. Laut Ökolabel hat dieser Speicher einen Warmhalteverlust von 82 W pro Stunde, also in 24 h wären das 2.220 Wh oder 2,22 kWh.

Und genau hier fängt der Irrtum ggf. schon an. Der Verlust wird mit Temperaturen ermittelt, die mit unserem Vorlauf nie erreicht werden. Die Norm legt die Raumtemperatur von 20 und Speichertemperatur von 65 °C fest. Wir gehen in unserem Beispiel von 34 °C Speichertemperatur aus.
Also müssen wir selber rechnen. Was ist dabei wichtig? Der Wärmedurchgangskoeffizient der Dämmung, genannt Lambda λ, die Dämmstoffdicke, die Oberfläche des Speichers, und natürlich die Temperaturdifferenz zwischen Raum und Speicher. Rechnet man mit diesen Randbedingungen, kommt man auf einen Warmhalteverlust von 420 Watt in 24 h.
Also lediglich rund 19 % von dem, was auf dem Ökolabel aufgedruckt ist.

Steht der Puffer im Hauswirtschafts-/Hobbyraum o. ä. ist die Energie ja nicht verloren, sondern wird als Heizenergie genutzt.

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