Hydraulikschema mit 2 Pufferspeichern: Einsatzbereich und Anwendungsfälle

Im modernen Anlagenbau sind Hydraulikschemata mit zwei oder mehr Pufferspeichern für TGA-Planer und Ingenieure unverzichtbar, wenn es darum geht, komplexe Lastprofile und mehrere Wärmequellen effizient zu kombinieren. Dieser Blogartikel erklärt, wann und warum solche Lösungen benötigt werden, welche Vorteile die Berücksichtigung von Simulationsergebnissen in der Planung bietet und stellt konkrete Anwendungsbeispiele aus der Praxis vor.

Warum überhaupt 2 Pufferspeicher?

Die Gründe dafür sind vielfältig: Moderne Gebäude und Anlagen benötigen immer flexiblere Energieflüsse und kombinieren unterschiedlichste Wärmequellen – von Solarthermie und Geothermie bis hin zur Rückgewinnung von Energie aus Abwasser. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Energieeffizienz, Aufstellbedingungen und Redundanz.

2 Pufferspeicher werden typischerweise eingesetzt, wenn:

• Gesamtspeichervolumen und Bauphysik limitierend sind
  Ein einzelner Speicher mit sehr großem Volumen lässt sich oft baulich nicht realisieren (Transport, Aufstellraum, Deckenlasten). Zwei (oder mehrere) kleinere Behälter können leichter integriert werden.
• Temperaturschichtung und Zonierung
  Wenn unterschiedliche Temperaturzonen, Teilbereiche oder getrennte Wärmequellen/Verbraucher hydraulisch entkoppelt werden sollen, kann man Pufferspeicher unterschiedlicher Temperaturniveaus nutzen.
• Mehrere Wärmequellen und Lastszenarien
  In Systemen mit Solarthermie, Wärmepumpen, BHKW oder Prozesswärme treten unterschiedliche Temperatur- und Leistungsbedarfe auf. Mehrere Pufferspeicher ermöglichen eine modulare Entkopplung (z. B. Kaskadenspeicher).
• Flexibilität, Redundanz und Erweiterbarkeit
  Bei großen Anlagen kann man einzelne Speicher bei Wartung abschalten. Oder bei zusätzlichem Wärmebedarf später Speicher parallel hinzufügen.
• Hydraulische Entkopplung großer Volumenströme
  Wenn große Strömungen anfallen, kann eine Aufteilung auf mehrere Speicher den hydraulischen Widerstand reduzieren.

Diese Planungsfälle bei der Auslegung von Pufferspeicher und Dimensionierung von Wärmepumpensystemen treten häufig in Großprojekten auf — z. B. Schulen, Mehrfamilienhäuser, Arealüberbauungen, Gewerbegebäude, industrielle Prozesse oder Nahwärmenetzen.

Anwendungsfälle: Hydraulikschemas mit 2 Pufferspeichern

Im Folgenden werden typische Praxisfälle vorgestellt, die zeigen, wie Hydraulikschemas mit zwei oder mehr Pufferspeichern aussehen können. Diese Fälle zeigen, wie sich komplexe Anlagen modular und simulationsfähig gestalten lassen. Die entscheidenden Unterschiede bei der hydraulischen Einbindung werden im Fachbeitrag Pufferspeicher parallel oder in Reihe erläutert.

Hydraulikschema Wärmepumpe mit 2 Pufferspeicher: Praxisbeispiel Schule

Eine Schule mit angeschlossener Sporthalle hat tagsüber einen erhöhten Bedarf an Wärme und heißem Wasser. Diese resultieren beispielsweise aus der Nutzung der Turnhalle und der Duschen. Daneben gibt es Heizlasten außerhalb der Sportstunden.

Dieses Hydraulikschema mit 2 Pufferspeicher und 4 Wärmepumpen ermöglicht eine Lastspitzenabsicherung und Redundanz für Wartungsarbeiten sowie eine optimierte Temperaturschichtung zwischen Basislast und Spitzenlast. Der erste Pufferspeicher versorgt das Schulhaus mit Wärme für den regulären Heizbetrieb, der zweite Pufferspeicher dient der Warmwassererzeugung und Heizung der Sporthalle bei Sportbetrieb oder erhöhten Anforderungen.

Hydraulikschema eines Gewerbegebäudes mit drei Pufferspeichern

Es handelt sich um ein Gewerbegebäude mit Prozesswärmebedarf und gleichzeitiger Raumheizung. Die Anforderungen an Temperatur und Last unterscheiden sich stark voneinander.

Zwei große Wärmepumpen laden die drei Pufferspeicher. Diese stellen die optimale Taktung der Wärmepumpen sowie die unterschiedlichen Anforderungen an Temperatur und Last sicher.

Mehrfamilienhaus: Hydraulikschema Heizung mit 2 Pufferspeicher

Mehrere Mehrfamilienhäuser werden mit kalter Nahwärme versorgt. Diese wird mit mehreren Energiequellen, in diesem Fall Grundwassersonden, Geokollektoren und PVT-Anlage, erzeugt. Untenstehend ist ein Hydraulikschema zur Heizung mit zwei Pufferspeichern pro Mehrfamilienhaus dargestellt.

In jedem Mehrfamilienhaus stehen zwei Pufferspeicher für die jeweiligen Verwendungszwecke Fußbodenheizung und Brauchwasser zur Verfügung. Jedes Mehrfamilienhaus verfügt über eine Wärmepumpe zur Deckung des Grundlastbedarfs und zur Beladung der Pufferspeicher sowie über einen Elektrodurchlauferhitzer zur Erwärmung des Brauchwassers auf die gewünschte Temperatur.

Grenzen klassischer Planungsmethoden wie Excel und Co.

Planungsansätze mit Excel oder statischen Abschätzungen stoßen in solchen komplexen Konfigurationen oft an ihre Grenzen, weil:

• Dynamik fehlt: Zeitliche Lastverläufe, Schwankungen, Teillastbetrieb und interne Verluste werden nicht realitätsnah abgebildet.
• Hydraulische Kopplung und Interaktionen: Die Durchströmung und Strömungsverteilung zwischen Pufferspeichern und Quell-/Senkenkreisen erfordert eine gekoppelte Simulation, bei der Excel-Tabellen an ihre Grenzen stoßen.
• Temperaturschichtung und Temperaturverläufe: Die Qualität der Schichtung verändert sich im Betrieb und beeinflusst die Effizienz. Statische Modelle greifen hier meist zu grob.
• Regelstrategien und Steuerungselemente: Ventile, Umschaltereinheiten, Pumpenregelungen und die Aufteilung von Strömen erfordern ein umfassendes Regelungsmodell, das Excel kaum abbilden kann.
• Vergleich von Varianten: Um Varianten (z. B. unterschiedliche Pufferspeicherkonfigurationen) zu bewerten, sind automatisierte Szenarien und Kennzahlen erforderlich, da das manuelle Aufsetzen in Excel fehleranfällig und aufwändig ist.

Deshalb setzen moderne Planer oft auf Simulationssoftware, die hydraulische Modelle, zeitliche Dynamik, Steuerstrategien und thermische Wechselwirkungen integriert abbilden können.

Fazit und Empfehlungen für Planer

Ein Hydraulikschema mit zwei Pufferspeichern ist bei anspruchsvollen Projekten heute nicht die Ausnahme, sondern oft der Standard – insbesondere, wenn hohe Lasten, mehrere Energiequellen oder anspruchsvolle Nutzerprofile aufeinandertreffen. Ohne simulationsgestützte Planung stoßen klassische Tools wie Excel schnell an ihre Grenzen, denn nur mithilfe einer dynamischen Simulation können die komplexen Wechselwirkungen im System präzise abgebildet werden. Polysun sorgt hier nicht nur für Transparenz,

Die Simulation mit Polysun zeigt: Durch optimale Auslegung, Dimensionierung und Regelstrategie können bis zu 40 % der Energiekosten im System eingespart werden. Darüber hinaus lassen sich typische Planungsfehler wie Überdimensionierung, ineffiziente Speicheranordnung und hydraulische Kurzschlüsse sicher vermeiden – was in großen Projekten teure Nachbesserungen verhindern kann. Im Gegensatz zu klassischen Tabellenkalkulationen werden in Polysun die Einflüsse aller Regelungslogiken und Lastprofile unter realen Betriebsbedingungen sichtbar und nachvollziehbar simuliert. Dadurch sind auch Variantenvergleiche und die wirtschaftliche Bewertung komplexer Konfigurationen möglich.

Mit mehr als 100 Standardvorlagen für Hydraulikschemen mit zwei oder mehr Pufferspeichern bietet Polysun einen komfortablen Einstieg in diese komplexe Planung. Die Vorlagen lassen sich projektindividuell anpassen. Dadurch sind eine realitätsnahe Simulation und Variantenbildung ebenso möglich wie eine gezielte Optimierung auf.