StoEx

Entwicklung großvolumiger, preiswerter Warmwasserspeicher mit hocheffizienter Dämmung zur Außenaufstellung

Kurzbeschreibung

Solarthermische Anlagen zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung sind in Deutschland seit längerem etabliert und verzeichnen stark ansteigende Absatzzahlen. Zum weiteren Ausbau des Anteils der thermischen Solartechnik an der regenerativen Wärmebereitstellung ist u. a. eine deutliche Erhöhung der solaren Deckungsanteile von heute bis zu 30 Prozent des Gesamtwärmebedarfs von Gebäuden in Neubauten sowie bei Renovierungen im Bestand notwendig. Langfristige Zielsetzung ist dabei das „Solar-Aktiv-Haus“, welches seinen Wärme- und Kältebedarf vollständig durch Solarthermie abdecken kann. Hierzu sind großvolumige, hocheffiziente und gleichzeitig preiswerte Warmwasserspeicher unabdingbar. Insbesondere die verlustarme Speicherung von Wärme zur Raumheizung über mehrere Monate ist in diesem Zusammenhang ein vielversprechender Ansatz. Jedoch ist die Aufstellung von großvolumigen Warmwasserspeichern innerhalb der Gebäudehülle mit diversen Schwierigkeiten und Nachteilen verbunden.

Ziel des Vorhabens war daher die Entwicklung einer Baureihe von Warmwasserspeichern mit einem Volumen von etwa 5 bis 100 m³ zur Aufstellung außerhalb des Gebäudes. Die spezifischen Kosten (inkl. Wärmedämmung) sollten ca. 750 €/m³ bis 900 €/m³ Wasservolumen betragen. Zusätzlich sollte die thermische Leistungsfähigkeit der Speicher durch eine Kombination innovativer Konzepte gegenüber heute üblichen Produkten signifikant gesteigert werden.

Vakuumgedämmter Warmwasserspeicher der Firma Sirch im Solarhaus Münster
Vakuumgedämmter Warmwasserspeicher der Firma Sirch im Solarhaus Münster

Das Hauptaugenmerk der Entwicklung lag auf einer möglichst weitgehenden Reduzierung externer und interner Verluste des Speichers. Externe Verluste sind Wärmeverluste durch die Speicherhülle. Diese sollten durch den Einsatz hocheffizienter Dämmmaterialien und -techniken um mindestens Faktor 5 gegenüber konventionell gedämmten Warmwasserspeichern reduziert werden. Hierzu wurden die Technologien „Vakuumdämmung“ und „Transparente Wärmedämmung“ untersucht und adaptiert. Interne Verluste sind Verluste an effektiv nutzbarer Wärme (sog. Exergie-Verluste) durch Vermischung von Wasser unterschiedlicher Temperatur innerhalb des Speichers. Durch die Untersuchung mittels Strömungsvisualisierung und Auswahl geeigneter Vorrichtungen zur thermisch geschichteten Be- und Entladung wurden die internen Verluste der zu entwickelnden Warmwasserspeicher ebenfalls weitestmöglich reduziert.

Ein weiteres wichtiges Entwicklungsziel war die Zugänglichkeit des Speicherinneren, selbst bei doppelwandigen Speicherkonstruktionen mit Vakuumdämmung. Hierdurch werden die Möglichkeit der Reparatur des Speichers sowie dessen Anpassbarkeit an geänderte Systemrandbedingungen sichergestellt.

Das Forschungsvorhaben beinhaltete die Konzeption, den Aufbau und die detaillierte Vermessung eines Pilotspeichers am Außenlabor des IGTE.

 

Laufzeit

01/2013 - 12/2015

 

Projektpartner

Firma Sirch Tankbau - Tankservice Speicherbau GmbH

 

Danksagung

Das Projekt "StoEx" wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages durch den Projektträger Jülich unter dem Förderkennzeichen 0325992B gefördert. Die Autoren danken für die Unterstützung und übernehmen die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung.

Kontakt

Dieses Bild zeigt Dipl.-Ing. Dominik Bestenlehner
 

Dipl.-Ing. Dominik Bestenlehner

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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