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Der Warmwasserspeicher dient zur Bevorratung von Energie
über strahlungsärmere Tage hinweg. Sein Volumen
sollte etwa das 1,5- bis 2-fache des täglichen Warmwasserverbrauchs
umfassen, das heißt 80 Liter bis 100 Liter pro Person.
Üblicherweise kommen emaillierte Stahlspeicher zum
Einsatz, wie man sie aus der konventionellen Heizungstechnik
kennt. Sie benötigen als Korrosionsschutz eine Magnesium-
oder Fremdstromanode. Edelstahlspeicher verfügen über
eine längere Lebensdauer, sind aber um einiges teurer.
Gute Solarspeicher haben eine schlanke, zylindrische Form,
damit sich im Speicher eine Temperaturschichtung ausbilden
kann. Dies erlaubt eine optimale Nutzung des erwärmten
Trinkwassers im oberen Speicherbereich, ohne daß der
gesamte Speicherinhalt auf die gewünschte Temperatur
erwärmt werden muß. Unerwünschte Durchmischung
des Speicherinhaltes durch zufließendes Kaltwasser
wird durch eine spezielle Rohrkonstruktion oder eine Prallpatte
verhindert. Die Anordnung des Solarkreis-Wärmetauschers
im unteren, kälteren Speicherbereich bewirkt, daß
der Kollektor durch niedrigere Einlauftemperaturen in einem
günstigeren Wirkungsgradbereich arbeitet.
Damit die Nachheizung nicht ein unnötig großes
Volumen nacherwärmen muß, ist der Ladekreis-Wärmetauscher
im oberen Teil des Speichers untergebracht.
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Typen von Warmwasserspeichern mit zwei
Wärmetauschern
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Der Speicher sollte auf seiner ganzen Oberfläche eng
anliegend und lückenlos mit einer mindestens 10 cm
dicken Dämmung versehen sein. Eine weitere Senkung
der Wärmeverluste wird erreicht, wenn die Anschlüsse
nur an einer Stelle im kälteren Bodenbereich nach außen
geführt werden (rechtes Bild).
Der Solarkreislauf
Der Solarkreislauf dient zum Transport der Sonnenwärme
vom Kollektor zum Warmwasserspeicher. Um Wärmeverluste
gering zu halten, sollten die Weglängen vom Kollektor
zum Speicher möglichst kurz sein. Für Anlagen
im Ein-/Zweifamilienhausbereich reichen meist Kupferrohre
mit einem Durchmesser von 15 mm bis 18 mm aus, um einen
optimalen Wärmetransport zu gewährleisten. Mit
einer Dämmstärke von 30 mm sind die Rohrleitungen
ausreichend gedämmt. Bei Rohrdurchmessern über
30 mm sollte die Dämmung mindestens die Dicke des Rohrdurchmessers
haben.
Die Dämmung muß hohen Temperaturen standhalten
und im Außenbereich UV- und witterungsbeständig
sein. Als Dämmaterialien kommen zum Einsatz: Mineralwolle,
Polyurethan-Rohrschalen, Schaumgummi.
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Armaturen und
Sicherheitseinrichtungen im Solarkreislauf
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Gängige Durchflussraten in kleinen Solaranlagen
betragen 30 Liter bis 50 Liter pro Stunde und m² Kollektorfläche.
Die Solarkreis-Umwälzpumpe muß diesen Durchfluß
garantieren können. Zum Einsatz kommen in der Regel
konventionelle Heizungspumpen mit einer elektrischen Aufnahmeleistung
zwischen 40 W und 80 W. Die Pumpe sollte immer im kälteren
Rücklauf des Solarkreises eingebaut sein, um sie
nicht unnötig den hohen Temperaturen im Vorlauf
auszusetzen. Damit beim Auswechseln einer defekten Pumpe
nicht das ganze
System entleert werden muß, werden vor und hinter
der Pumpe Absperrschieber montiert.
Typische Betriebsdrücke von Solaranlagen liegen bei
etwa 4 bar. Sie können über ein Manometer kontrolliert
werden. Das Sicherheitsventil sollte auf einen um etwa 0,3
bar höheren Ansprechdruck hin öffnen. Mit einem
Auffangbehälter kann die Wärmeträgerflüssigkeit
aufgefangen und dem Solarkreislauf über einen der Befüllhähne
wieder zugeführt werden.
Die Thermometer in Vor- und Rücklauf dienen zur Betriebskontrolle
der Anlage. Um bei mangelnder Einstrahlung oder in der Nacht
einen Wärmeabzug aus dem Speicher über den kälteren
Kollektor durch Schwerkraftumwälzung zu verhindern,
wird im Rücklauf ein Rückschlagventil montiert.
Das Ausdehnungsgefäß hält den Druck in der
Anlage stabil und nimmt die durch unterschiedliche Temperaturen
bedingte Volumenänderungen der Wärmeträgerflüssigkeit
auf. Das Volumen des Ausdehnungsgefäßes muß
aus Sicherheitsgründen ausreichend groß sein.
Es sollte die gesamte Wärmeträgerflüssigkeit
aus den Kollektoren aufnehmen können. Das Entlüftungsventil
dient zum Entlüften des Solarkreislaufes nach dem Befüllen
mit Wärmeträgerflüssigkeit. Es ist an der
höchsten Stelle des Solarkreislaufes anzubringen.
Die Regelung
Meistens ist ein einfacher Temperaturdifferenzregler für
die Regelung einer kleinen Solaranlage zur Warmwasserbereitung
ausreichend. Der Regler stellt über zwei Temperaturfühler
fest, wann die Temperatur am Kollektoraustritt höher
ist als im Speicher auf Höhe des Solarkreis-Wärmetauschers
und setzt daraufhin die Solarkreis-Umwälzpumpe in Betrieb.
Meist werden die Solarregler so eingestellt, daß für
den Pumpenstart eine Temperaturdifferenz von etwa 5 °C
bis 8 °C zwischen Kollektor und Speicher notwendig ist.
Sinkt diese Temperaturdifferenz auf 2 °C bis 3 °C
ab, wird die Solarkreis-Umwälzpumpe durch den Solarregler
wieder außer Betrieb genommen.
Vorausschauende Planung beim Hausbau
Sollten Sie ein Haus bauen oder umbauen, sich aber noch
nicht für eine Solaranlage entscheiden können,
denken Sie daran, daß im Rahmen der Umbauarbeiten
bereits Vorbereitungen für den späteren Einbau
einer Solaranlage getroffen werden können (Führungen
für zwei Kupferrohre 18 ´ 1 und ein fünf-adriges
Elektrokabel vom Heizraum bis unters Dach). Das spart Ihnen
später viel Arbeit und Geld.
Text und Abbildungen mit freundlicher
Genehmigung der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie
e.V.
Kurze und verständliche Erklärungen der Grundbegriffe
aus Solarthermie und Photovoltaik finden Sie in unserem
Solar-Lexikon.
Berichte aus Technik,
Wirtschaft und Politik sowie Präsentationen
von innovativen Anlagen und Produkten im Solar-Magazin.
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