Wärmepumpe mit Pufferspeicher: Lohnt sich die Kombination?

• Was ist ein Pufferspeicher?
• Wie funktioniert ein Pufferspeicher?
• Welche Arten von Pufferspeichern gibt es?
• Wärmepumpenspeicher: Ist das notwendig?
• Wärmepumpe an Pufferspeicher anschließen
• Solar-Pufferspeicher, Solar-Warmwasserspeicher & Solar-Kombispeicher
• Was kostet ein Pufferspeicher?
• Förderung eines Pufferspeichers
• FAQ

Mithilfe eines Pufferspeichers kann Wärme lange über den Erzeugungszeitpunkt hinaus gespeichert werden. Das bedeutet, die Wärmeenergie kann zu einem späteren Zeitpunkt verbraucht werden. So lassen sich Betriebskosten senken, das Klima schonen und der Wirkungsgrad der Heizung wird höher. 

Der Pufferspeicher verbindet dabei vor allem regenerative Wärmeerzeuger wie Wärmepumpe oder Solarthermie mit Heizkörpern und Wasserhähnen im Haushalt. Wichtig ist auch die ausgleichende Wirkung des Speichers: Er sorgt für eine stetige Balance zwischen Wärmeangebot und Wärmebedarf.

Um die Funktion eines Pufferspeichers zu verstehen, ist zunächst ein Verständnis des Aufbaus wichtig. Optisch handelt es sich um eine aufrecht stehende Tonne, die etwa 1,85 bis 2,30 m hoch ist. Der Durchmesser schwankt dabei etwa zwischen 85 und 100 cm. Der Speicher ist ummantelt von einer Isolierung, zum Beispiel aus Hartschaum. Das Innere des Pufferspeichers bietet – je nach Größe – Platz für etwa 500 bis 1.000 Liter, zum Beispiel Heizwasser. Weiterhin hat ein Pufferspeicher mehrere Anschlussmöglichkeiten, um die Heizungssysteme, Erneuerbare Energien und den Heizungskreislauf zusammenzubringen.

Die Verwendung von einem Pufferspeicher kann notwendig sein, um Energie für die Gebäudebeheizung zu speichern und eine sichere Versorgung bei zeitlichem Versatz von Bedarf und Angebot von Wärme zu gewährleisten. Dies ist insbesondere bei Nutzung von Wärme aus erneuerbaren Energien sowie bei Kraft-Wärme-Kopplung-Anlagen erforderlich. Die Wärme wird so lange in einem Pufferspeicher „zwischengelagert“, bis von der Raumheizung Wärme benötigt wird. Die benötigte Wärme wird über die Heizkreispumpe dem Pufferspeicher entzogen.

Im Folgenden wird die Funktionsweise eines Schichtladespeichers beschrieben, da dieser sich sehr gut für die Kombination mit Wärmepumpen eignet. 

• Im oberen Teil des Speichers befindet sich Wasser, das durch Wärmeeintrag, zum Beispiel durch die Wärmepumpe, die höchste Temperatur hat. Diese Wärme wird für die Warmwasserbereitstellung genutzt.
• Im mittleren Speicherabschnitt hat das Wasser auch eine mittlere Temperatur. Diese kommt in den Heizkörpern zum Einsatz.
• Während das erwärmte Wasser aus den oberen Schichten bei Bedarf stetig entnommen wird, strömt in den unteren Bereich das erkaltete Wasser aus dem Rücklauf ein. Dieser Bereich wird oft mit einer Solarthermieanlage gekoppelt, sodass auch der kältere Bereich mithilfe von Solarenergie bereits gut vorgeheizt wird. 
• Der Aufbau des Pufferspeichers ist so ausgelegt, dass die horizontal angeordneten Temperaturzonen sich nicht vermischen. Dieses System heißt “Schichtladefunktion”.
• Mithilfe bestimmter Pufferspeicher ist, in Kombination mit einem Flächenheizsystem, mittels hydraulischer Umschaltung auch das Kühlen möglich. 

Alle Pufferspeicher für die Wärmepumpe enthalten die Möglichkeit, einen elektrischen Tauchheizkörper als Backup dazuzuschalten, wenn die Wärme aus der Umwelt nicht ausreicht, die erforderliche Heiztemperatur zu liefern. Da dieser Heizstab allerdings sehr viel Energie benötigt, sollte er wirklich nur als Notlösung zum Einsatz kommen. Es ist außerdem ein Stand-Pufferspeicher mit Solarwärmetauscher verfügbar, der bis rund 16 m2 Solarkollektorfläche einsetzbar ist.

Eine Wärmepumpe kann auch ohne Speicher betrieben werden. Für den allgemeinen Wärmepumpenbetrieb und zum Heizen ist er nicht grundsätzlich notwendig. Bei einer EVU-Sperre, also dem Stoppen der Stromversorgung der Wärmepumpe im Wärmepumpentarif durch das Energieversorgungsunternehmen, ist es ideal, auf gespeicherten Strom zurückgreifen zu können. Allerdings ist es sinnvoll, erzeugte Wärmeenergie dann zu speichern, wenn sie erzeugt wird und sie im Folgenden bedarfsgerecht abzugeben. So ist auch in den Morgen- und Abendstunden, wenn der Energie- und Wärmebedarf üblicherweise am höchsten ist, bereits erzeugte Energie abrufbar. Sie muss also nicht jedes Mal erzeugt werden, wenn sie gebraucht wird. Ginge es nicht um regenerativ erzeugte Energie und gäbe es keinen Wärmespeicher, so müsste etwa ein Gaskessel ständig an- und ausgeschaltet werden: Das kostet unnötig Energie und Geld.

Wenn man die Vorteile und Nachteile gegenüberstellt, zeigt sich, ob ein Wärmespeicher für den eigenen Bedarf sinnvoll ist – und warum er sich zum Beispiel für Warmwassererzeugung oder Heizwärme so richtig lohnt.

Eines ist klar: Eine Wärmepumpe arbeitet zwar auch ohne Pufferspeicher im Idealfall klimafreundlich und effizient. Aber der Einsatz eines Wärmepumpenspeichers ist in vielerlei Hinsicht sinnvoll. Zum Beispiel ist die Wärmepumpe durch den Speicher vom Heizkreis abgekoppelt, sodass sie nicht immer anspringen muss, was die Taktung deutlich verringert. Das Ergebnis ist eine erhöhte Lebensdauer der Wärmepumpe.

Weiterhin minimiert die Wärme-Speicherung vor allem bei Luft-Wasser-Wärmepumpen die Gefahr, dass im Winter der Verdampfer einfriert. Wird Wärme zu dessen Abtauen benötigt, so kann diese aus dem Speicher entnommen werden.

Welche Art von Speicher mit einer Wärmepumpe kombiniert wird, hängt vom angestrebten Gebrauch ab. Es sind zwei Speicherszenarien der Wärmepumpe realisierbar: Zum einen ein Zwei-Speicher-System aus Puffer- und Warmwasserspeicher, wenn zusätzlich zum Pufferspeicher ein weiterer, meist nebenstehender Trinkwarmwasserspeicher verwendet wird. Zum anderen ist ein Kombispeicher denkbar, in dem die Trinkwassererwärmung mithilfe der Wärmepumpe direkt im oder am Pufferspeicher erfolgt.

Grundsätzlich gilt: Je größer die Wohnfläche ist, desto größer muss auch der Pufferspeicher sein. Ein solcher Speicher für ein Heizsystem fasst üblicherweise 500, 750 oder 1.000 Liter. Als Beispiel: 750 Litern eignen sich für ein Mehrfamilienhaus mit vier Wohnungen und rund 550 qm Wohnfläche.

Wichtig ist bei der Dimensionierung des Wärmepumpen-Speichers, dass sie nicht zu groß ist, denn sonst droht Wärmeverlust. Weiterhin ist der individuelle Wärmebedarf für die gewählte Größe entscheidend. 

• Faustformel zur Größenberechnung eines Wärmepumpenspeichers: Pro Kilowatt Leistung sollten 50 bis 100 Liter Speichervolumen vorgesehen werden. 

Für eine durchschnittliche Familie mit vier Personen genügt in der Regel ein Speichervolumen von 50 bis 100 Liter. Für eine genaue Berechnung der Speichergröße sollten Sie ein Fachunternehmen beauftragen.

Die Platzierung des Speichers erfolgt zwischen dem Heizungssystem mit Heizkörpern oder Flächenheizung und dem Wärmeerzeuger. Dies kann eine Luft-Wasser-Wärmepumpe, eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe oder eine Sole-Wasser-Wärmepumpe sein. Die Wärmequelle erhöht die Temperatur des Wassers. Danach wird es in den Wärmepumpen-Pufferspeicher geleitet. Dort wird es weiter, bis zur erforderlichen Temperatur, erwärmt und diese Wärmeenergie wird dann gespeichert, also “gepuffert”. Ist nun warmes Wasser für den Heizkreislauf erforderlich, so ist es in dem Behälter vorrätig.

Die Kopplung von Wärmepumpe und Speicherbehälter funktioniert durch eine Anbindung des Rücklaufs der Wärmepumpe. Diese sollte möglichst weit unten am Wärmepumpen-Pufferspeicher erfolgen, sodass das abgekühlte Wasser im kühlen Bereich des Schichtspeichers ankommt. 

Der Vorlauf der Wärmepumpe wiederum wird an den Anschluss der Warmwasser-Zirkulation angeschlossen. So kann die Wärmepumpe nahezu den gesamten Inhalt des Speichers auf die gewünschte Temperatur erwärmen.

Die folgende Grafik zeigt eine Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Pufferspeicher.

Eine Luftwärmepumpe mit Pufferspeicher ist in mehrfacher Hinsicht sinnvoll. Vor allem, wenn in dem Haus anstatt einer Fußbodenheizung, in deren Heizkreislauf vergleichsweise viel Heizungswasser vorhanden ist, Heizkörper verbaut sind. Heizkörper enthalten im Vergleich zur Fußbodenheizung eine geringere Menge an Heizwasser. Diese geringere Menge kann durch einen zusätzlichen Speicherbehälter und dessen Inhalt erhöht werden. Das Volumen schwankt hier übrigens zwischen etwa 45 bis 800 Liter Wasser, je nach Wärmebedarf des Gebäudes. Durch die größere Wassermenge und den optimierten Pufferprozess sinkt die Taktung der Luft-Wasser-Wärmepumpe. Sie muss also seltener an- und ausgehen. Das spart Strom und somit ist das Puffern bei dieser Kombination sinnvoll.

Bei einer Warmwasser-Wärmepumpe mit Speicher ist kein Pufferspeicher gemeint, sondern ein Warmwasserspeicher. Die Warm- oder Brauchwasserwärmepumpe bezieht ihre Energie dabei aus warmer Abluft oder Umluft. Damit heizt die Warmwasser-Wärmepumpe, wie es der Name schon sagt, Warmwasser auf. Mit dem Heizkreislauf hat sie nichts zu tun, sie dient lediglich der Warmwasserbereitung.   

An dieser Stelle kommt möglicherweise die Frage auf: Machen Wärmepumpen mit Pufferspeicher und Warmwasserspeicher Sinn? Da ersterer für die Versorgung des Heizungssystems mit Wärme zuständig ist und der Warmwasserspeicher dem Vorhalten von warmem Trinkwasser dient, kann es durchaus sinnvoll sein, beide Speichersysteme parallel mit einer Wärmepumpe zu verwenden.

Der Eintrag von Solarwärme wird über bivalente Speicher geleistet. In bivalenten Speichern kommen zwei Wärmetauscher zum Einsatz, die ihre Energie über zwei verschiedene Energiequellen beziehen. Zum Solar-Eintrag ist im unteren Teil des Wärmepumpenspeichers ein zweiter Wärmetauscher, ein sogenannter Solarwärmetauscher eingebaut, der die Wärme der Solarthermieanlage in den Speicher abgibt. Der obere Teil des Wärmepumpenspeichers, aus dem das erwärmte Trinkwasser gezapft wird, wird über den ersten Wärmetauscher erwärmt, dessen Energiequelle eine Wärmepumpe ist.

Achtung: Wärmespeicher, die Wärme aus Solarthermie speichern, sind nicht zu verwechseln mit dem Batteriespeicher, der Strom aus Photovoltaik speichert!

Es gibt drei verschiedene Systeme für bivalente Speicher mit Solar. 

System mit bivalentem Solar Warmwasserspeicher: Der vom Kollektor erwärmte Wärmeträger wird durch eine Umwälzpumpe zum bivalenten Trinkwarmwasserspeicher gefördert, wo die Wärme über einen Wärmetauscher im unteren Bereich des Speichers an das Trinkwasser abgegeben wird. Kollektorkreis, Trinkwasser und Nachheizung sind hierbei hydraulisch vollständig getrennt.

Zweispeichersystem: Bei dieser Variante kommen ein bivalenter Solar-Warmwasserspeicher und ein zusätzlicher Solar-Pufferspeicher zur Vorhaltung von Warmwasser für die Gebäudebeheizung zum Einsatz. Wenn ausreichend Solarenergie zur Verfügung steht, wird zusätzlich zum Solar-Warmwasserspeicher auch der Solar-Pufferspeicher über einen eingebauten Wärmetauscher mit Energie versorgt. Der Solar-Pufferspeicher unterstützt die Heizung durch eine Temperaturanhebung des Heizungsrücklaufs. 

Solar-Kombispeicher: Der Solar-Kombispeicher erwärmt das Trinkwasser über einen innenliegenden Wärmetauscher. Über einen weiteren Wärmetauscher im unteren Bereich des Solar-Kombispeichers wird er über die Kollektoranlage beladen. Ist der Solar-Eintrag für die Wassererwärmung nicht ausreichend, so erfolgt eine Nacherwärmung durch die Wärmepumpe im oberen Bereich des Speichers. Auch die Versorgung des Heizkreises erfolgt über den Speicher, sofern ausreichend Energie zur Verfügung steht. Die Wärmepumpe wird erst eingeschaltet, wenn die Regeltemperatur für den Heizkreis im Speicher unterschritten wird.

Ein Pufferspeicher dient als optimale Schnittstelle für Hybridheizungen, da die Wärme aus den verschiedenen Erzeugern in ihm zusammengeführt wird. Von hier wird sie kontrolliert an die Abnehmer weitergegeben.

Es gibt den Wärmespeicher in den Ausführungen Unterstell-Pufferspeicher und Stand-Pufferspeicher. Für beide Varianten fallen unterschiedliche Kosten an. Dabei spielt nicht nur die Ausführung, sondern auch die Größe eine Rolle. Kleinere Modelle können bei 300 Euro starten. Ansonsten können Sie sich an folgenden Richtwerten orientieren:

• Unterstell-Pufferspeicher: Wenn das Speichervolumen zwischen 100 und 140 Liter beträgt, können Sie mit Kosten zwischen 640 und 920 Euro rechnen.
• Stand-Pufferspeicher: Er ist größer und schwerer. Es stehen die Kapazitäten 100, 200, 500 und 1.000 Liter zur Verfügung. Der Preis liegt dann bei etwa 520 bis 1.800 Euro.

Um einen genauen Preis zu erfahren, sollten Sie jedoch Ihren Heizungsexperten fragen.

Ein Wärmespeicher kann auf verschiedene Weise gefördert werden. Mitgefördert wird er im Zuge einer neuen Heizungsinstallation entweder über die KfW mit einem zinsgünstigen Kredit oder über das BAFA mit einem Zuschuss. Wird er gemeinsam mit einer neuen Wärmepumpenheizung installiert, so gelten dieselben Fördersätze wie für diese: also 25 bis 30 Prozent plus ggf. ein Heizungstauschbonus von weiteren zehn Prozent. 

Wer eine mindestens zwei Jahre alte Heizung besitzt und sich entscheidet, diese um einen Pufferspeicher zu ergänzen, erhält einen Zuschuss in Höhe von 15 Prozent der Anschaffungskosten. Das macht es attraktiver, eine vorhandene Wärmepumpe mit einem Pufferspeicher zu optimieren beziehungsweise diesen nachzurüsten.