Auswahlratgeber Kodsan-Warmwasserspeicher: Welcher Speicher für welches Projekt?

Ein Kodsan-Warmwasserspeicher ist ein stehender oder liegender Warmwasserbehälter, der über eine durchlaufende Rohrwendel oder einen Mantel die Wärme von Heizkessel, Solarkollektor oder Wärmepumpe an das Trinkwasser überträgt. Das Sortiment der Marke gliedert sich in fünf grundlegende Funktionsgruppen: Warmwasserspeicher mit einer Rohrwendel, Warmwasserspeicher mit zwei Rohrwendeln, Tank-in-Tank-Speicher, Pufferspeicher und Solar-Warmwasserspeicher. Jede Gruppe zielt auf ein anderes Warmwasserprofil und eine andere Anzahl an Wärmequellen.

In der Praxis werden diese fünf Gruppen mit Kurzbezeichnungen benannt. Die Kodsan-Baureihe mit einer Rohrwendel richtet sich an Wohngebäude und kleine Gewerbeprojekte mit einem Heizkessel, die Kodsan-Baureihe mit zwei Rohrwendeln an Solaranlagen oder hybride Anlagen mit zwei Wärmequellen, die Kodsan-Tank-in-Tank-Baureihe an Krankenhäuser und Hotels mit kritischen Hygieneanforderungen, die Kodsan-Pufferspeicher-Baureihe an industriellen Verbrauch mit plötzlichem, hohem Volumenstrom und die Kodsan-Baureihe der Solar-Warmwasserspeicher an Wohngebäude und Pensionen mit Solarkollektor. Der erste Schritt zur Wahl der richtigen Gruppe ist, die Anzahl der Wärmequellen und das Warmwasserverbrauchsprofil des Projekts zu klären; Volumen und Rohrwendelleistung werden erst auf Basis dieser beiden Angaben berechnet.

Gemeinsame Logik der Baureihen ist die abgestimmte Auslegung von Behältervolumen und thermischer Leistung der Rohrwendel. Warmwasserspeicher für Wohngebäude im Bereich von 200–300 Litern haben eine einzige Rohrwendel, während gewerbliche Behälter über 300 Litern zwei Rohrwendeln, eine größere Dämmstärke und eine größere Rohrwendelfläche bieten. Wird mit wachsendem Volumen nicht auch die Rohrwendelfläche vergrößert, ist der Speicher zwar gefüllt, erwärmt sich aber langsam; deshalb gibt es im Kodsan-Sortiment eine Staffelung, bei der Liter und Rohrwendelfläche gemeinsam wachsen.

Auch der Behälterwerkstoff gehört zur Unterscheidung der Baureihen. Ein Behälter aus emailliertem Stahl ist im Wohnbereich und bei allgemeiner gewerblicher Nutzung der Standard; ein Behälter aus Edelstahl 316L wird dagegen in Krankenhäusern und Lebensmittelbetrieben bevorzugt, in denen Hygiene, chlorhaltiges Wasser und dauerhaft hohe Temperaturen im Spiel sind. Den Einfluss der Wahl zwischen Email und Edelstahl auf die Lebensdauer haben wir in einem eigenen Ratgeber messbar behandelt. (Details: Emaillierter oder Edelstahl-Warmwasserspeicher? Welcher hält länger?). Das gesamte Kodsan-Speichersortiment können Sie sich auf unserer Schwesterseite ansehen. (Details: Kodsan-Warmwasserspeicher)

Die Definition des Begriffs Warmwasserspeicher, den grundlegenden Unterschied zwischen einer und zwei Rohrwendeln sowie den Vergleich mit dem Elektro-Warmwasserspeicher haben wir bereits in einem eigenen Beitrag erläutert; wer sich vor der Baureihenauswahl mit den Grundbegriffen vertraut machen möchte, findet sie dort. (Details: Was ist ein Warmwasserspeicher? Unterschiede zwischen Speichern mit einer Rohrwendel, mit zwei Rohrwendeln und Elektro-Warmwasserspeichern)

Ein Warmwasserspeicher mit einer Rohrwendel wird in Projekten mit nur einer Wärmequelle eingesetzt, also mit lediglich einem Heizkessel oder einer Kombitherme. Eine einzelne Rohrwendel im Behälter führt das vom Kessel kommende heiße Heizungswasser im Kreis und überträgt die Wärme an das Trinkwasser. In Wohngebäuden, kleinen Betrieben und gewerblichen Küchen mit nur einem Kessel – also in jedem Projekt ohne zweite Wärmequelle – ist der Warmwasserspeicher mit einer Rohrwendel die Standardlösung.

Der geeignete Volumenbereich liegt im Wohnbereich bei 150–500 Litern. In einer Wohnung mit 4 Personen sind 200 Liter, in einer Villa mit 6 Personen 300 Liter ein typischer Ausgangspunkt; entscheidend sind jedoch die Anzahl der Bäder und die gleichzeitige Nutzung. Unser ausführlicher Ratgeber, der anhand von Personen- und Badanzahl berechnet, wie viele Liter der Speicher haben muss, hilft Ihnen weiter. (Details: Wie viele Liter Warmwasserspeicher sollte ich kaufen? Berechnung für 2, 4, 6, 10 und 20 Personen)

Beim Warmwasserspeicher mit einer Rohrwendel ist die entscheidende Größe die Austrittsleistung der Rohrwendel. Bei einem Wohngebäudespeicher mit 300 Litern liegt die Rohrwendelfläche bei ca. 1,4–1,8 m²; bei Beschickung mit 80 °C warmem Kesselwasser überträgt sie pro Stunde ca. 30–38 kW Wärmeleistung, womit der Speicher in ca. 25–35 Minuten von 10–15 °C auf 60 °C erwärmt ist. Die Rohrwendelleistung sollte nicht größer als die Kesselleistung gewählt werden, sondern auf diese abgestimmt sein.

Ein Warmwasserspeicher mit einer Rohrwendel kann auch mit einer Wärmepumpe betrieben werden, doch hier ist Vorsicht geboten. Da eine Wärmepumpe Wasser mit niedrigen Temperaturen von 45–55 °C erzeugt, muss die Rohrwendelfläche mindestens das 1,5-Fache des Wohngebäudestandards betragen; andernfalls verlangsamt sich die Wärmeübertragung. In Anlagen mit Wärmepumpe werden deshalb spezielle Speicherbaureihen mit großer Rohrwendel oder Tank-in-Tank-Speicher bevorzugt. Heizsysteme mit Wärmepumpe finden Sie in unserer Produktgruppe. (Details: Wärmepumpen)

Ein Warmwasserspeicher mit zwei Rohrwendeln wird in Projekten eingesetzt, in denen zwei verschiedene Wärmequellen an denselben Behälter angeschlossen werden. Die große Rohrwendel im unteren Teil des Behälters wird in der Regel an den Solarkollektor angeschlossen, die kleinere obere Rohrwendel an den Heizkessel oder die Kombitherme. So erwärmt sich das Wasser an sonnigen Tagen kostenlos; reicht die Sonne nicht aus, schaltet sich die obere Rohrwendel zu, und das Trinkwasser steht unter allen Bedingungen bereit.

Die häufigste Anwendung ist die Kombination als Solar-Warmwasserspeicher. Da die untere Rohrwendel den ganzen Tag über bei niedriger Temperatur, aber lange Wärme sammelt, wird ihre Fläche groß gewählt; bei einem Warmwasserspeicher mit zwei Rohrwendeln und 300 Litern liegt die untere Rohrwendel bei ca. 1,3–1,6 m², die obere bei ca. 0,8–1,0 m². Die große untere Rohrwendel sorgt dafür, dass der Solarkollektor die Wärme auch bei niedriger Fördermediumtemperatur übertragen kann.

Ein Warmwasserspeicher mit zwei Rohrwendeln ist nicht nur für Solaranlagen gedacht. Er wird auch in Hybridsystemen eingesetzt, in denen ein Heizkessel und eine Wärmepumpe zusammenarbeiten: Die obere Rohrwendel wird an den Heizkessel mit hoher Temperatur, die untere an die Wärmepumpe mit niedriger Temperatur angeschlossen. Diese Installation automatisiert die Nutzung von Strom an milden Tagen, an denen die Wärmepumpe effizient arbeitet, und die Nutzung des Heizkessels an sehr kalten Tagen. Die Einbindung von Wärmepumpe und Fußbodenheizung haben wir in einem eigenen Beitrag behandelt. (Details: Wie funktioniert eine Wärmepumpe mit Fußbodenheizung? Wie richtet man das effizienteste System ein?)

Bei der Auswahl eines Speichers mit zwei Rohrwendeln ist nicht die Gesamtleistung beider Rohrwendeln zu berechnen, sondern die Leistung jeder einzelnen bezogen auf ihre eigene Wärmequelle. Die Gesamtfläche des Solarkollektors liefert pro m² ca. 0,7–1,0 kW; 6 m² Kollektorfläche bedeuten ca. 4,2–6,0 kW, und die untere Rohrwendel muss eine Fläche haben, die diese Leistung aufnehmen kann. Die obere Rohrwendel wird dagegen nach der Kesselleistung dimensioniert. Werden die beiden Quellen nicht getrennt berechnet, wird eine von ihnen abgewürgt.

Ein Tank-in-Tank-Speicher ist ein Speichertyp, bei dem das Trinkwasser in einem separaten Innentank steht und das Kesselwasser im äußeren Tank diesen Innentank rundum erwärmt. Da statt einer Rohrwendel zwei ineinander liegende Tanks verwendet werden, ist die Wärmeübertragungsfläche sehr groß, und weil das Trinkwasser ständig in Bewegung ist, entstehen keine Stagnationszonen. Diese Bauweise macht Tank-in-Tank-Speicher zur ersten Wahl für Projekte, in denen die Hygiene ausschlaggebend ist.

In Krankenhäusern, Seniorenheimen, Hotels und Lebensmittelbetrieben, wo das Legionellenrisiko kritisch ist, wird ein Tank-in-Tank-Speicher bevorzugt. Da im Innentank keine Stagnationszone verbleibt, entsteht kein Totvolumen, das das Wachstum von Bakterien begünstigt; außerdem besteht der Innentank meist aus Edelstahl und ist für eine regelmäßige thermische Desinfektion geeignet. Das Legionellenrisiko und die Frage, auf welcher Temperatur das Warmwasser gehalten werden muss, haben wir in einem eigenen Ratgeber untersucht. (Details: Was ist die Legionellengefahr im Warmwasserspeicher? Wie heiß muss das Warmwasser gehalten werden?)

Der zweite Vorteil des Tank-in-Tank-Speichers ist seine Eignung für Wärmequellen mit niedriger Temperatur. Dank der großen Wärmeübertragungsfläche überträgt er die Wärme selbst von einer Wärmepumpe, die bei niedrigen Temperaturen von 45–55 °C arbeitet, schnell; deshalb wird er in Hotel- und Wohnprojekten mit Wärmepumpe zunehmend häufiger eingesetzt. Dieselbe große Fläche bringt auch bei der Einbindung von Solarenergie Vorteile.

Bei der Auswahl eines Tank-in-Tank-Speichers ist die Wärmeübertragungsfläche zwischen Innentank und Außentank der entscheidende Wert. Bei einem Tank-in-Tank-Speicher mit 500 Litern beträgt diese Fläche etwa das 2–3-Fache des Pendants mit Rohrwendel, wodurch bei 65 °C Außentanktemperatur eine Übertragung von 40–60 kW pro Stunde möglich ist. Nachteilig sind die höheren Kostenpositionen; deshalb wird er nicht im Wohnbereich, sondern in gewerblichen Projekten bevorzugt, die Hygiene und Kontinuität erfordern.

Ein weiterer Vorteil der Tank-in-Tank-Bauweise ist das Verhalten bei Kalk. Bei Warmwasserspeichern mit Rohrwendel lagert sich Kalk an der Außenfläche des Rohrwendelrohrs ab, verlangsamt die Wärmeübertragung und lässt sich schwer reinigen. Bei der Tank-in-Tank-Konstruktion tritt dagegen lokale Überhitzung seltener auf, da die Wärme über die große Wand des Innentanks übertragen wird, und die Kalkablagerung entwickelt sich langsamer. Das ist in hygienekritischen Betrieben mit hartem Wasser ein praktischer Vorteil, der das Wartungsintervall verlängert; dennoch wird am Eingang unter allen Bedingungen eine Wasserenthärtung empfohlen.

Ein Pufferspeicher ist ein gedämmter Pufferbehälter ohne Rohrwendel, in dem direkt Heizungswasser oder vorgewärmtes Trinkwasser gespeichert wird. Der grundlegende Unterschied zum Warmwasserspeicher besteht darin, dass der Pufferspeicher kein Wärmeübertrager, sondern ein Energiespeicher ist. Er dient dazu, plötzlichen Warmwasserbedarf mit hohem Volumenstrom zu decken, den Kessel mit wenigen, dafür langen Zyklen zu betreiben und häufiges Takten der Wärmepumpe zu verhindern.

Die Wahl zwischen Warmwasserspeicher und Pufferspeicher hängt vom Verbrauchsprofil des Projekts ab. In einem Wohngebäude mit kontinuierlichem, ausgeglichenem Warmwasserverbrauch genügt ein Warmwasserspeicher. Wenn dagegen in einem Hotel zur morgendlichen Duschzeit der Verbrauch innerhalb von 30 Minuten auf mehrere hundert Liter hochschnellt, kann die Rohrwendel diese plötzliche Last nicht decken; dann kommt der Pufferspeicher zum Einsatz, der vorgewärmtes Wasser bevorratet. Der Pufferspeicher ergänzt den Warmwasserspeicher, er ist keine Alternative zu ihm.

In industriellen und gewerblichen Projekten wird häufig folgende Anordnung installiert: Ein Plattenwärmeübertrager erwärmt das Wasser schnell, der Pufferspeicher speichert diese Wärme und gibt sie bei Verbrauchsspitzen aus dem Behälter ab. Wie ein Plattenwärmeübertrager in Warmwasserspeicher- und Heizsystemen funktioniert, haben wir in einem eigenen Beitrag erläutert. (Details: Was ist ein Plattenwärmeübertrager? Wie funktioniert er in Warmwasserspeichern und Heizsystemen?). Das Sortiment an Puffer- und Speicherbehältern sehen Sie auf unserer Schwesterseite. (Details: Tank-Warmwasserspeicher)

Das Volumen des Pufferspeichers wird anhand von Dauer und Volumenstrom der Spitzenlast berechnet. In einem Betrieb, in dem während einer 30-minütigen Spitze 40 Liter pro Minute entnommen werden, beträgt der Rohbedarf 1.200 Liter; kommt ein Zuschlag für Durchmischung und thermische Schichtung hinzu, wird ein Speicher mit ca. 1.500–2.000 Litern gewählt. Je größer das Speichervolumen, desto kleiner kann die Kesselleistung ausfallen; das verändert die Kostenpositionen der Anfangsinvestition erheblich.

Die Wahl zwischen Pufferspeicher und Warmwasserspeicher umfasst noch eine dritte Dimension: die Art der Wärmequelle. Eine Quelle wie die Wärmepumpe, die zwar leistungsschwach ist, aber ununterbrochen arbeitet, kann die plötzliche Spitze nicht allein decken; ein zwischengeschalteter Pufferspeicher sammelt die über den Tag erzeugte Wärme und gibt sie im Moment der Spitze frei. So kann eine kleine Wärmepumpe ein großes Verbrauchsprofil stabil versorgen. Diese Pufferfunktion unterscheidet sich grundlegend von der direkten Wärmeübertragungsfunktion des Warmwasserspeichers und erklärt, warum beide Komponenten gemeinsam installiert werden.

Ein Solar-Warmwasserspeicher ist ein Warmwasserspeicher mit zwei Rohrwendeln, der die Wärme des Solarkollektors über die untere Rohrwendel aufnimmt und bei Bedarf Unterstützung von einer zweiten Quelle erhält. Der kritischste Parameter bei der Auswahl ist das Verhältnis zwischen Kollektorfläche und Speichervolumen. Die allgemeine Regel lautet: pro 1 m² Kollektor ca. 50–70 Liter Speichervolumen; für 4 m² Kollektor ergibt sich ein geeigneter Speicherbereich von 200–280 Litern, für 6 m² Kollektor von 300–420 Litern.

Die Fläche der unteren Rohrwendel ist in dieser Baureihe der wichtigste Wert. Da das Fördermedium des Solarkollektors bei niedriger Temperatur arbeitet, muss die Rohrwendel die Wärme langsam, aber kontinuierlich übertragen können; deshalb ist die untere Rohrwendel von Solarspeichern deutlich größer als bei Speichern für Wohngebäude. Reicht die Rohrwendelfläche nicht aus, überhitzt der Kollektor, die Anlage gerät häufig in Stagnation, und der Wirkungsgrad sinkt.

Die regionale Sonneneinstrahlung fließt unmittelbar in die Berechnung ein. In einer Region wie Istanbul und Kadıköy, wo die mittlere tägliche Einstrahlung im Jahresmittel bei ca. 3,8–4,2 kWh/m² liegt, sammelt ein Kollektor von 4 m² an einem Sommertag mühelos die Energie, um 200 Liter Wasser von 15 °C auf 55 °C zu erwärmen; in den Wintermonaten schaltet sich dagegen die Unterstützungsquelle zu. Deshalb werden Solarspeicher immer zusammen mit einer zweiten Wärmequelle ausgelegt.

Machen wir die Energierechnung konkret. Die Energie, die zum Erwärmen von 200 Litern Wasser um 40 °C erforderlich ist, beträgt 200 mal 40 mal 1,163 gleich ca. 9.304 Wh, also 9,3 kWh. Ein Kollektor von 4 m² sammelt bei einem Wirkungsgrad von 50 Prozent an einem sonnigen Tag ca. 4 mal 4,0 mal 0,50 gleich 8,0 kWh; das deckt den größten Teil des Tagesbedarfs, der Rest kommt von der Unterstützungsquelle. Da die Einstrahlung in den Wintermonaten sinkt, kehrt sich das Verhältnis um, und der Kessel gewinnt an Gewicht. Dieses Bild zeigt zahlenmäßig, warum Solarspeicher nicht allein, sondern hybrid installiert werden sollten.

Bei der Auswahl eines Solar-Warmwasserspeichers darf auch der Frostschutz nicht übersehen werden. Da im Kollektorkreis ein Fördermedium mit Frostschutzmittel zirkuliert, muss die untere Rohrwendel für dieses Medium geeignet sein, und das Ausdehnungsgefäß im Kreis muss korrekt berechnet werden. Wie das Volumen eines Ausdehnungsgefäßes berechnet wird, haben wir in einem eigenen Beitrag Schritt für Schritt gezeigt. (Details: Berechnung des Ausdehnungsgefäßes)

Das Speichervolumen in Litern wird berechnet, indem der gleichzeitige Warmwasserbedarf mit dem Mischungsverhältnis zwischen Speichertemperatur und Nutztemperatur verrechnet wird. Die Formel lautet: erforderliches Speichervolumen gleich verbrauchtes Volumen an Wasser mit 40 °C mal Mischfaktor. Der Mischfaktor beträgt bei einem Speicher mit 60 °C und Leitungswasser mit 12 °C ca. 0,58; das heißt, für 100 Liter Wasser mit 40 °C werden dem Speicher ca. 58 Liter Wasser mit 60 °C entnommen. Das ist der erste und am häufigsten missverstandene Schritt der Berechnung des Speichervolumens in Litern: Das aus dem Hahn fließende Warmwasservolumen und das dem Speicher entnommene Wasservolumen sind nicht identisch.

Geben wir ein Schritt-für-Schritt-Beispiel. In einer Villa duschen zwei Bäder gleichzeitig; jede Dusche verbraucht 9 Liter Wasser mit 40 °C pro Minute, und die Spitzennutzung dauert 10 Minuten. Der Rohbedarf beträgt 2 mal 9 mal 10 gleich 180 Liter Wasser mit 40 °C. Multipliziert mit dem Mischfaktor 0,58 ergeben sich 104 Liter Wasser mit 60 °C, die dem Speicher entnommen werden. Da die Rohrwendel während der Aufheizzeit ebenfalls Wärme liefert, genügt für diese Villa ein Speicher mit 200 Litern.

Die zweite Hälfte der Berechnung ist die Wiederaufheizzeit. Wie lange es dauert, bis ein einmal entleerter Speicher wieder gefüllt ist, hängt von der Rohrwendelleistung ab. Die Energie zum Erwärmen von 200 Litern um 45 °C beträgt 200 mal 45 mal 1,163 gleich ca. 10.470 Wh, also 10,47 kWh. Überträgt die Rohrwendel 30 kW, beträgt die Zeit 10,47 geteilt durch 30 mal 60 gleich ca. 21 Minuten. Übersteigt dieser Wert 30 Minuten, wird entweder das Volumen oder die Rohrwendelleistung erhöht.

Praktische Ausgangswerte für Wohngebäude sind: Wohnung mit 2 Personen ca. 120–150 Liter, Wohnung mit 4 Personen ca. 200 Liter, Villa mit 6 Personen ca. 300 Liter, ab 8 Personen 400–500 Liter. Diese Werte gelten für die Nutzung mit einem Bad; mit jedem zweiten und dritten Bad werden Volumen und Rohrwendelleistung gemeinsam vergrößert. Die personenbezogene Literberechnung im Detail haben wir in einem eigenen Ratgeber Schritt für Schritt dargestellt. (Details: Wie viele Liter Warmwasserspeicher sollte ich kaufen? Berechnung für 2, 4, 6, 10 und 20 Personen)

Bei der Volumenwahl ist ein Extrem zu beachten: Auch ein zu großer Speicher ist problematisch. Ein überdimensionierter Behälter bedeutet ein zu großes Wasservolumen, das ständig warm gehalten werden muss; die Bereitschaftsverluste steigen, und der Speicher verbringt den größten Teil des Tages mit nutzlosem Aufheizen. Außerdem dauert es bei großem Volumen länger, bis das Wasser 60 °C erreicht, und die aus Legionellensicht sichere Temperatur wird spät erreicht. Das richtige Volumen ist deshalb der kleinste Wert, der den Spitzenbedarf deckt; der Sicherheitszuschlag wird bei der Rohrwendelleistung angesetzt, nicht beim Volumen. Ein aufgeblähtes Volumen schlägt sowohl bei der Energie als auch bei der Hygiene auf Sie zurück.

Die Rohrwendelfläche eines Speichers wird der Leistung in kW über folgende Beziehung zugeordnet: Leistung in kW gleich Rohrwendelfläche in m² mal Wärmedurchgangskoeffizient mal mittlere Temperaturdifferenz. Die Rohrwendelfläche des Speichers in m² ist also die Größe, die die thermische Leistung in kW unmittelbar bestimmt. Bei einem Speicher mit emaillierter Rohrwendel liegt der Wärmedurchgangskoeffizient im Bereich von ca. 1.000–1.100 W/m²K, und die Differenz zwischen 80 °C Kesselwasser und 45 °C mittlerer Speicherwassertemperatur wird mit 35 °C angesetzt. Mit wachsender Fläche steigt die Leistung linear.

Rechnen wir ein Beispiel. Bei einer Rohrwendelfläche von 1,6 m², einem Koeffizienten von 1.050 W/m²K und einer Temperaturdifferenz von 35 °C ist die Leistung gleich 1,6 mal 1.050 mal 35 gleich ca. 58.800 W, also 58,8 kW. Das ist jedoch die theoretische Spitzenleistung der Rohrwendel; mit der Erwärmung des Speichers verringert sich die Temperaturdifferenz, und die mittlere Leistung sinkt auf etwa die Hälfte, in diesem Beispiel auf die Größenordnung von 30 kW. Der Leistungswert in Speicherkatalogen gibt genau diesen Mittelwert wieder.

Die goldene Regel für die Abstimmung der Rohrwendelleistung auf die Kesselleistung lautet: Die Rohrwendelleistung sollte gleich der Kesselleistung oder etwas darunter liegen. Wenn Sie an eine Kombitherme mit 24 kW einen Speicher mit einer 40-kW-Rohrwendel anschließen, wird die Leistung der Kombitherme zum begrenzenden Faktor, und die überschüssige Rohrwendel nützt nichts. Schließen Sie umgekehrt an einen Kessel mit 60 kW einen Speicher mit einer 20-kW-Rohrwendel an, würgt der Speicher den Kessel ab und erwärmt sich langsam. Die richtige Zuordnung nutzt beide Quellen voll aus.

Die Auswahl eines Speichers für die Wärmepumpe erfordert an dieser Stelle eine eigene Logik. Liefert die Wärmepumpe Wasser mit 50 °C, sinkt die Temperaturdifferenz nicht auf 35 °C, sondern auf ca. 10–15 °C; dieselbe Rohrwendel überträgt unter dieser Bedingung etwa ein Drittel ihrer Leistung. Bei der Auswahl eines Speichers für die Wärmepumpe wird die Rohrwendelfläche deshalb 2- bis 3-mal größer gewählt oder ein Tank-in-Tank-Speicher verwendet. Die Zuordnung von Rohrwendel und Wärmequelle ist der am häufigsten übersprungene, aber entscheidendste Schritt der Speicherauswahl.

Im Wohnbauprojekt ist ein emaillierter Warmwasserspeicher mit einer Rohrwendel die Standardwahl. Da es in einer Wohnung mit nur einem Kessel oder einer Kombitherme keine zweite Wärmequelle gibt, ist keine zweite Rohrwendel nötig; das Volumen wird je nach Anzahl der Bäder und Personen aus dem Bereich von 150–500 Litern gewählt. Der emaillierte Behälter bietet für Trinkwasser im Wohnbereich ausreichenden Schutz, und seine Kostenpositionen liegen niedriger als bei Edelstahl.

Wird im Wohnbereich auch Solarenergie in Betracht gezogen, verschiebt sich die Baureihe zum Speicher mit zwei Rohrwendeln. In diesem Fall wird die untere Rohrwendel an den Kollektor, die obere an den Kessel angeschlossen, und das Volumen wird entsprechend dem Solarbeitrag vergrößert. Wird in Villen eine Wärmepumpe eingesetzt, bevorzugt man wegen der Erzeugung bei niedriger Temperatur spezielle Speicher mit großer Rohrwendel oder Tank-in-Tank-Speicher. Speicher und Heizungsausstattung finden Sie in unserer Produktgruppe. (Details: Heizung)

Ein konkretes Beispiel für ein Wohngebäude: In einer Villa mit 6 Personen und zwei Bädern beträgt das für zwei gleichzeitige Duschen erforderliche rohe Wasser mit 40 °C 180 Liter; mit dem Mischfaktor werden 104 Liter Wasser mit 60 °C benötigt, und um die Wiederaufheizung nach der Spitze unter 30 Minuten zu halten, werden ein Behälter mit 300 Litern und ca. 1,6 m² Rohrwendelfläche gewählt. Die Rohrwendelleistung wird auf die Leistung der Kombitherme abgestimmt, zum Beispiel auf 30–35 kW.

Im Wohnbereich gibt es zwei Entscheidungen, die die Lebensdauer des Behälters verlängern: den richtigen Anodenschutz und die Härte des Füllwassers. Liegt die Wasserhärte über 20 °dH, lagert sich Kalk an der Rohrwendel des Speichers und am Behälterboden ab; das verlangsamt sowohl die Wärmeübertragung als auch belastet es die Emailleoberfläche. In Regionen mit hartem Wasser wird am Eingang eine Wasserenthärtung empfohlen. Lösungen zur Wasserenthärtung finden Sie in unserer Produktgruppe. (Details: Wasseraufbereitung)

Auch die Aufstellung des Speichers im Wohnbereich beeinflusst die Leistung. Je näher der Speicher am Kessel positioniert wird, desto geringer ist der Wärmeverlust in der Speiseleitung der Rohrwendel; bei langen Speiseleitungen sollte die Dämmstärke erhöht werden. Außerdem erleichtert eine Entleerung unter dem Speicher und ein Wartungsfreiraum um den Behälter den Anodenwechsel und die regelmäßige Wartung. Ein in einen engen Schrank gezwängter Speicher erreicht sein Lebensende vorzeitig, weil nach einigen Jahren keine Anodenkontrolle mehr möglich ist. Deshalb sollte der Aufstellort im Wohnbauprojekt ebenso früh geplant werden wie das Volumen.

Die Speicherauswahl im Hotelprojekt beruht auf plötzlichem Spitzenverbrauch und Hygieneanforderungen. Im Hotel ist der Warmwasserverbrauch über den Tag nicht gleichmäßig; zu den morgendlichen und abendlichen Duschzeiten entstehen scharfe Spitzen von 30–60 Minuten. Dieses Profil lässt sich nicht allein mit Warmwasserspeichern mit einer Rohrwendel decken; deshalb werden in Hotels Warmwasserspeicher und Pufferspeicher gemeinsam installiert oder Tank-in-Tank-Speicher mit großer Übertragungsfläche bevorzugt.

Die Volumenberechnung für ein Hotel geht nicht vom Tagesbedarf pro Zimmer aus, sondern von der gleichzeitigen Nutzung zur Spitzenstunde. Geht man in einem Hotel mit 40 Zimmern davon aus, dass bei der Morgenspitze gleichzeitig 15 Duschen geöffnet sind, werden pro Minute 15 mal 9 gleich 135 Liter Wasser mit 40 °C verbraucht; für eine Spitze von 30 Minuten ergibt sich ein Rohbedarf von 4.050 Litern. Um diesen zu decken, sind 3.000–4.000 Liter Pufferspeicher und ein leistungsfähiger Vorwärmer erforderlich.

Im Hotel verschiebt sich der Behälterwerkstoff in Richtung Edelstahl. Dauerhaft hohe Temperaturen, chlorhaltige Desinfektion und der Einsatz von Thermoschocks zur Legionellenkontrolle belasten den emaillierten Behälter; Tank-in-Tank-Speicher mit Innentank aus Edelstahl 316L oder Edelstahlspeicher sind unter diesen Bedingungen langlebiger. Den Unterschied in der Lebensdauer zwischen Email und Edelstahl haben wir in einem eigenen Beitrag nach Härte und Temperatur verglichen. (Details: Emaillierter oder Edelstahl-Warmwasserspeicher? Welcher hält länger?)

Die Effizienz der Hotelanlage hängt von der Zirkulationsleitung ab. In langen Hotelfluren wird eine Zirkulationspumpe eingesetzt, damit das Warmwasser schnell an der Zapfstelle ankommt; der Volumenstrom und die Regelung dieser Pumpe sind ebenso wichtig wie die Speicherauswahl. Eine falsch dimensionierte Zirkulationsleitung hält die Speicher dauerhaft in Betrieb und verursacht Energieverluste. Die Auswahlkriterien für Umwälzpumpen haben wir in einem eigenen Ratgeber behandelt. (Details: Auswahl der Umwälzpumpe)

Auch die Vorwärmstrategie im Hotel bestimmt die Auswahl. Statt das mit 12 °C ankommende Leitungswasser direkt auf 60 °C zu bringen, verringert es die Kesselbelastung und den damit verbundenen Rohrwendelbedarf der Speicher deutlich, wenn es in der ersten Stufe mit Solarkollektor oder Wärmepumpe auf 35–40 °C vorgewärmt wird. In dieser Anordnung übernimmt der Pufferspeicher das vorgewärmte Wasser, der Tank-in-Tank- oder Edelstahlspeicher die Endwärmung. Die Speicherauswahl im Hotelprojekt ist deshalb nicht die Auslegung eines einzelnen Geräts, sondern einer Kette, deren Glieder sich gegenseitig speisen; Volumen, Rohrwendelleistung und Vorwärmquelle werden gemeinsam festgelegt.

Die Speicherauswahl im Krankenhaus fällt zugunsten von Tank-in-Tank-Speichern oder Behältern aus Edelstahl. In diesen Projekten ist nicht das Volumen entscheidend, sondern die Beseitigung stagnierender Wasserzonen und die Eignung für die thermische Desinfektion. Da das Trinkwasser im Innentank des Tank-in-Tank-Speichers ständig in Bewegung ist, entsteht kein für Legionellen erforderliches stehendes Milieu; das ist ein unmittelbarer Sicherheitsparameter im Zentrum der Entscheidung über die Speicherauswahl im Krankenhaus.

Das Temperaturmanagement ist das Herzstück dieser Projekte. Zur Legionellenkontrolle muss das Speicherwasser auf über 60 °C gehalten und regelmäßig zur thermischen Desinfektion auf 70 °C angehoben werden. Während der emaillierte Behälter bei dauerhaftem Betrieb ab 60 °C ermüdet, ist der Edelstahlbehälter 316L gegenüber diesem Regime beständig. Auf welcher Temperatur das Warmwasser gehalten werden muss und welche Schwellenwerte für Legionellen gelten, haben wir in einem eigenen Beitrag untersucht. (Details: Was ist die Legionellengefahr im Warmwasserspeicher? Wie heiß muss das Warmwasser gehalten werden?)

Im Krankenhaus ist für die Kontinuität eine Redundanz zwingend. Statt eines einzelnen großen Speichers werden zwei mittelgroße Speicher parallel geschaltet; wird einer zur Wartung außer Betrieb genommen, setzt der andere die Warmwassererzeugung fort. Kombiniert man diese Anordnung mit einem Pufferspeicher, wird auch die Spitzenlast gedeckt. Die redundante Installation erhöht die Kostenpositionen der Anfangsinvestition, garantiert aber unterbrechungsfreies Warmwasser.

Die Wasserqualität ist bei Krankenhausspeichern ein eigenes Thema. Wasser mit hoher Härte bildet selbst auf Edelstahloberflächen einen Kalkfilm, der die Wärmeübertragung senkt und die mikrobiologische Besiedlung der Oberfläche erleichtert. Deshalb sind Wasserenthärtung und bei Bedarf Filtration am Krankenhauseingang Standard. Anlagen zur Aufbereitung und Enthärtung finden Sie in unserer Produktgruppe. (Details: Wasseraufbereitung)

Im Industriebetrieb wird ein Pufferspeicher bevorzugt, um den hohen und plötzlichen Warmwasserbedarf mit wirtschaftlicher Kesselleistung zu decken. In Fabriken, Lebensmittelbetrieben und Wäschereien schnellt der Verbrauch in kurzer Zeit nach oben; diese Spitze mit der momentanen Rohrwendelleistung zu decken, würde einen gewaltigen Kessel erfordern. Stattdessen arbeitet ein kleiner Kessel kontinuierlich und füllt den Pufferspeicher; kommt die Spitze, wird der Speicher entleert.

Die typische Kette einer Industrieinstallation sieht so aus: Kessel oder Dampfquelle, Plattenwärmeübertrager, Pufferspeicher und Verteilleitung. Der Plattenwärmeübertrager erwärmt das Wasser schnell, der Pufferspeicher speichert diese Energie durch thermische Schichtung und schickt sie mit stabiler Temperatur zu den Verbrauchsstellen. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass der Kessel mit wenigen, dafür langen Zyklen arbeitet und so seinen Wirkungsgrad erhöht.

In der Industrie wird das Pufferspeichervolumen groß gewählt, weil die thermische Schichtung die Spitzenkapazität erhöht. In einem stehenden zylindrischen Speicher bleibt das warme Wasser oben, das kalte unten; bleibt diese Schichtung in einem gut ausgelegten Speicher erhalten, steigt die nutzbare Kapazität des Behälters deutlich. Im Speicher eingebaute Diffusorplatten verhindern, dass diese Schichtung beim Befüllen gestört wird.

Bei der Dimensionierung industrieller Pufferspeicher werden Dauer und Volumenstrom der Spitze gemeinsam betrachtet. Werden in einer Wäscherei zu Schichtbeginn 20 Minuten lang 60 Liter Wasser mit 60 °C pro Minute entnommen, beträgt der Rohbedarf 1.200 Liter; bei einem Wirkungsgrad der thermischen Schichtung von ca. 80 Prozent wird, damit das nutzbare Volumen diesen Wert erreicht, ein Speicher mit ca. 1.500 Litern gewählt. Der Kessel dagegen kann nicht auf den Spitzenvolumenstrom, sondern nur so groß ausgelegt werden, dass er die Gesamtenergie zwischen zwei Spitzen deckt, also viel kleiner. Dieser Ansatz ist die grundlegende Wirtschaftlichkeit industrieller Pufferspeicherinstallationen.

Bei der Auswahl industrieller Warmwasserspeicher und Behälter ist die Einhaltung von Normen wichtig. Druckbehälter müssen den einschlägigen Auslegungs- und Fertigungsnormen entsprechen, Sicherheitsventil und Ausdehnungsgefäß müssen korrekt dimensioniert sein. Gibt es im Kreis mehrere Verbraucher und mehrere Quellen, trennt die hydraulische Weiche die Kreise mit unterschiedlichen Volumenströmen voneinander und sorgt dafür, dass jeder Kreis mit seiner eigenen Pumpe stabil arbeitet. Die Funktion der hydraulischen Weiche, die für den hydraulischen Ausgleich sorgt, haben wir in einem eigenen Beitrag erläutert. (Details: Was ist eine hydraulische Weiche? Warum wird sie in Heizkessel- und Wärmepumpensystemen eingesetzt?). Für das Sortiment an industriellen Pufferspeichern verweisen wir auf unsere Schwesterseite. (Details: Tank-Warmwasserspeicher)

Die Wahl zwischen emailliertem und Edelstahl-Warmwasserspeicher richtet sich nach der Wasserhärte, der Betriebstemperatur und der Nutzungsdauer. Ein Behälter aus emailliertem Stahl bietet im Wohnbereich und bei allgemeiner gewerblicher Nutzung das beste Verhältnis von Kosten und Leistung; er wird durch eine Magnesiumanode geschützt und leistet bei richtiger Wartung viele Jahre Dienst. Ein Edelstahlbehälter wird dagegen für hohe Temperaturen, chlorhaltiges Wasser und hygienekritische Projekte gefertigt.

• Investitionskosten – Emailliert: niedrig, wirtschaftlich für Wohngebäude; Edelstahl: hoch, geeignet für gewerbliche und hygienekritische Projekte
• Anodenbedarf – Emailliert: Magnesiumanode erforderlich, regelmäßige Kontrolle zwingend; Edelstahl: keine Anode erforderlich, geringer Wartungsaufwand
• Beständigkeit bei hohen Temperaturen – Emailliert: bei Dauerbetrieb über 60 °C belastet; Edelstahl: geeignet für thermische Desinfektion und 70 °C
• Chlor- und salzhaltiges Wasser – Emailliert: geeignet; Edelstahl: Qualität 316L ist bei Chlor sicherer
• Kalk und hartes Wasser – Emailliert: Kalk belastet die Emailleoberfläche; Edelstahl: Oberfläche widerstandsfähiger, aber Kalk lagert sich dennoch ab
• Typische Nutzungsdauer – Emailliert: bei richtiger Anodenwartung lang; Edelstahl: ohne Wartung noch länger

Die Entscheidungsregel ist eindeutig. Liegt die Wasserhärte unter 20 °dH, die Betriebstemperatur bei ca. 60 °C und handelt es sich um ein Wohnprojekt, wird Email gewählt. Ist die Wasserhärte hoch, sind dauerhaft hohe Temperaturen und thermische Desinfektion erforderlich oder ist die Hygiene kritisch, wird Edelstahl gewählt. Den Vergleich von Lebensdauer und Kosten beider Behälter haben wir zahlenmäßig in einem eigenen Beitrag untersucht. (Details: Emaillierter oder Edelstahl-Warmwasserspeicher? Welcher hält länger?)

Beim emaillierten Behälter darf die Anodenwartung nicht vernachlässigt werden. Die Magnesiumanode schützt den Behälter, indem sie die Korrosion an Mikrorissen im Behälter auf sich zieht; ist die Anode aufgebraucht, endet auch der Schutz. In hartem Wasser verbraucht sich die Anode schneller und muss einmal jährlich geprüft werden. Dass die Anode in Wasser mit über 20 °dH in zwei Jahren aufgebraucht ist und ein unkontrolliert belassener emaillierter Speicher nur halb so lange hält wie erwartet, wird vor Ort häufig beobachtet. Da diese Wartungsposition beim Edelstahlbehälter entfällt, fallen die Gesamtbetriebskosten bei hoher Härte meistens zugunsten von Edelstahl aus.

Der Unterschied zwischen Warmwasserspeicher und Elektro-Warmwasserspeicher liegt in der Wärmequelle: Der Elektro-Warmwasserspeicher erwärmt das Wasser mit einem Heizstab, der Warmwasserspeicher bezieht seine Wärme dagegen über eine Rohrwendel aus einer externen Quelle wie Heizkessel, Solaranlage oder Wärmepumpe. Dieser Unterschied bestimmt unmittelbar den Maßstab des Projekts. In einem Gebäude, in dem bereits ein Heizkessel vorhanden ist, ist der Warmwasserspeicher deutlich wirtschaftlicher; in einer einzelnen Wohnung ohne Kessel kann für ein kleines Volumen ein Elektro-Warmwasserspeicher ausreichen.

Der Vorteil des Warmwasserspeichers sind die Skaleneffekte. Versorgt ein Kessel sowohl die Heizung als auch das Warmwasser, sinken die Energiekosten pro Einheit; außerdem lassen sich kostengünstige Quellen wie Solaranlage und Wärmepumpe nur mit Warmwasserspeichern mit Rohrwendel einbinden. Der Elektro-Warmwasserspeicher hängt dagegen vollständig am Strom, sodass die Betriebskosten bei großem Verbrauch schnell steigen. Den wirtschaftlichen Vergleich beider Optionen haben wir in einem eigenen Beitrag behandelt. (Details: Warmwasserspeicher oder Elektro-Warmwasserspeicher? Welcher ist wirtschaftlicher und sinnvoller?)

Die Wahl ist je nach Verbrauchsvolumen eindeutig. An einer einzelnen Stelle ohne Kessel mit geringem täglichem Warmwasserverbrauch ist der Elektro-Warmwasserspeicher eine praktische und günstige Installation. Ist der Verbrauch hoch, gibt es mehrere Bäder oder ist die Einbindung von Solaranlage und Wärmepumpe vorgesehen, ist der Warmwasserspeicher die einzig richtige Option. Da das Kodsan-Sortiment auf die Warmwasserspeicher ausgerichtet ist, beziehen sich alle Baureihenunterscheidungen in diesem Ratgeber auf Produkte mit Rohrwendel und auf Behältertypen.

Bei den Betriebskosten wird der Unterschied schärfer. Da der Elektro-Warmwasserspeicher das Wasser vollständig über elektrischen Widerstand erwärmt, hängen die Wärmekosten pro Einheit vom Stromtarif ab; der Warmwasserspeicher nutzt dagegen die Wärme des Kessels, die Sonne oder die hocheffiziente Erzeugung der Wärmepumpe. Derselbe Warmwasserbedarf wird mit einem Warmwasserspeicher an der Wärmepumpe mit deutlich weniger Energie gedeckt als mit dem Elektro-Warmwasserspeicher, weil die Wärmepumpe mit jeder 1 kWh Strom 3–4 kWh Wärme erzeugt. Deshalb sollte die Entscheidung in einem Projekt mit hohem Verbrauch weniger nach den Kostenpositionen der Anfangsinvestition als nach der Betriebsphase getroffen werden.