Solaranlagen, aber richtig

Tipp 1

Fühlerplatzierung und Fühlermontage

Die korrekte Installation der Messfühler ist eine Voraussetzung für die einwandfreie Funktion einer thermischen Solaranlage. Die Regelung der Solaranlage verwendet als Regelungsgröße Temperaturunterschiede von wenigen Kelvin. Für die korrekte Messung der Temperaturen durch die Fühler kommt es neben der richtigen Platzierung und der ordnungsgemäßen Installa­tion vor allem auf guten thermischen Kontakt an.

Konkret

– Fühlerkabel dürfen nicht mit heißen Rohren in Verbindung kommen

– Speicherfühler in Tauchhülsen müssen aus korrosionsbeständigem Material sein

– Kollektorfühler muss ganz im Fühlerrohr sitzen

– Festen Sitz der Fühler prüfen

– Fühlerkabel mit mindesten 0,75 mm² Querschnitt verwenden

– Der Temperaturfühler des Kollektorfeldes ist am Vorlauf des wärmsten Kollektors oder am wärmsten Punkt des Kollektorfeldes anzubringen

– Fühlerkabel wenn möglich nicht gemeinsam mit 230/400-V-Leitungen in einem Rohr oder Kabelkanal verlegen

Tipp 2

Dämmung und Dämmmaterialien

Neben der Dämmung des Energiespeichers bieten sämtliche Rohrleitungen zur Wärmeversorgung ein großes Potenzial zur Reduktion von Wärmeverlusten.

Konkret

Das verwendete Dämmmaterial in Kollektornähe muss im Falle eines Anlagenstillstandes Temperaturen bis zu 200 °C bei Flachkollektoren und über 250 °C bei Vakuumröhrenkollektoren standhalten.

– Solarkreisverrohrung, Durchbrüche und Armaturen müssen durchgehend isoliert werden.

– Außenliegende Dämmungen müssen zusätzlich UV- und witterungsbeständig sein, wasserdicht, geschlossenzellig, mechanische belastbar sein.

Tipp 3

Wasser-Frostschutzgemisch

Das Wasser-Frostschutzgemisch ist für den Frostschutz im Kollektorfeld sowie den Korrosionsschutz der Komponenten verantwortlich. Unsachgemäßes Befüllen, undichte Leitungen oder auch das Nachfüllen von reinem Wasser können zu einer schnelleren Alterung des Gemisches beitragen und im schlimmsten Fall auch zur Zerstörung von Anlagenteilen führen.

Konkret

– Sämtliche Rohrleitungen, Kollektoren, Speicher, Boiler, ­Armaturen usw. sind vor der Befüllung einer Dichtheitsüberprüfung zu unterziehen – „Abdrücken der Anlage“.

– Keine verzinkten Komponenten im Solarkreis verwenden

– Keine chloridhaltigen Flussmittel verwenden

Tipp 4

Regelung

In thermischen Solaranlagen sind für den Wärmetransport aus dem Kollektor und die Einspeisung dieser Energie in den Speicher Komponenten notwendig, deren Funktion durch Temperaturvergleiche gesteuert wird. Diese Aufgabe übernimmt die Regelung.

Konkret

– Einstellungen am Regler entsprechend den Herstellerangaben und hier im Speziellen achten auf:

– Mindestkollektortemperatur

– Mindesttemperaturdifferenz zwischen Kollektor und Wärmeverbraucher

– Maximaltemperatur des Wärmeverbrauchers

– Kollektorüberhitzungsschutz

– Fühlerpositionierung

– Fühlertype beachten, denn unpassende Fühler vermitteln der Regelung falsche Regelwerte

– Mögliche Fehlerquellen:

– Fühler oder Pumpen schadhaft oder falsch angeschlossen

– Fühler nicht korrekt in der Aufnahme (z. B. Tauchhülse) bzw. schlecht wärmeleitend verbunden

– Fühler am Plattenwärmetauscher fehlen

– Falsche Fühlerpositionierung am Speicher

– Fühler vergessen oder nicht in allen Kollektorkreisen

– Fühler außerhalb im falschen Kollektor

– Strahlungsfühler im Beschattungsbereich

Bild: 114601 / iStock / thinkstock

Tipp 5

Anlagendruck, Vordruck, Ausdehnungsgefäß

Solaranlagen benötigen ein Ausdehnungsgefäß, da sich Flüssigkeiten bei Temperaturzunahme ausdehnen bzw. bei Temperaturabnahme zusammenziehen. Die Aufgabe des Membranausdehnungsgefäßes ist neben der Kompensation dieser temperaturbedingten Volumenänderung auch die Aufnahme des zusätzlichen Volumens durch Dampfbildung im Stagnationsfall.

Ein zu kleines Ausdehnungsgefäß führt im Stagnationsfall zum Öffnen des Sicherheitsventils und damit zu einem Verlust des Frostschutzgemisches.

Konkret

Bis zu einer statischen Höhe von 20 m kann bei jeder Anlage das Ausdehnungsgefäß auf 2,5 bar und der Anlagendruck auf 3,0 bar eingestellt werden.

Ab einer statischen Höhe von 20 m zu rechnen:

Statische Höhe + 5 m = Vordruck im MAG

Vordruck + 5 m = Fülldruck der Anlage

– Statische Anlagenhöhe – Höhendifferenz Manometer zum höchsten Punkt der Kollektoren

– Umrechnung statische Höhe in bar: 1 m = 0,1 bar

– Gefäßvorlage: Anlagendruck etwas höher als der eingestellte Vordruck des Membranausdehnungsgefäßes, dadurch ist im Membranausdehnungsgefäß eine gewisse Menge an Wärmeträgerflüssigkeit, diese dient als Reserve bei Druckverlust durch Entlüften und als Schutz der Membran.

– Wenn möglich Befüllen bei kalter Anlage und abgeschalteter Pumpe – sonst Gefahr des Verdampfens des Spülwassers und Luftblasenbildung

– Eine regelmäßige Überprüfung des Anlagenvordrucks (alle ein bis zwei Jahre) ist anzuraten.

Minimale Wärmeverluste durch:

Bild: Vaillant

Tipp 6

Verschaltung und Rohrführung

Die Verbindungen zwischen den Komponenten einer Solaranlage sind durch ein Rohrleitungsnetz mit möglichst guter Wärmedämmung und geringem Strömungswiderstand (Druckabfall) herzustellen.

Konkret

– Verlegung mit Hochpunkten: An Hochpunkten kann sich Luft ansammeln und die Anlagenfunktion stören. Falls ein Hochpunkt nicht zu verhindern ist, dann an dieser Stelle einen manuellen Entlüfter (auf keinen Fall einen automatischen) montieren.

– Werden mehrere Teilkreise installiert, sind für jeden dieser Kreise eigene Füll-, Entleer- und Absperrorgane vorzusehen.

– Bei größeren Kollektorfeldern oder größeren Höhenunterschieden muss ein manuell zu betätigendes Entlüftungsventil eingebaut werden.

– Die auftretenden Temperaturschwankungen in den Komponenten müssen berücksichtigt werden – Gefahr von Brüchen durch thermische Dehnung. Abhilfe kann der Einsatz von Rohrleitungskompensatoren, Rohrschleifen oder auch Rohrschellen mit Fix- und Gleitpunkten schaffen.

– Durch eine geeignete Planung der Kollektorfeldverrohrung und -hydraulik lässt sich der Verrohrungsaufwand minimieren.

– Handhebel von Absperreinrichtungen von Kollektorfeldern sind im Zuge der Inbetriebnahme zu demontieren, um das unbeabsichtigte Wegschalten von Teilkreisen zu verhindern.

Maximale Sicherheit durch:

Tipp 7

Dimensionierung von Leitungsquerschnitten, Pumpleistungen etc.

Bei der Dimensionierung der Rohrleitungsquerschnitte müssen die Wärmeverluste, der Druckverlust, Materialkosten sowie die Pumpenleistung berücksichtigt werden. Geringe Querschnitte bedeuten zwar geringe Materialkosten und geringe Wärmeverluste – aber auch hohen Druckverlust und damit verbunden eine höhere Pumpenleistung.

– Der Druckverlust pro Laufmeter Rohr sollte zwischen 1 und 3 mbar liegen.

– Verwendung von Rohrleitungen mit zu großen Querschnitten bedeutet

– für den Kunden höhere Investitionskosten,

– höhere Wärmeverluste über die Rohrleitungen.

– Zu kleine Querschnitte erhöhen die Fließgeschwindigkeit des Frostschutzgemisches und führen damit

   – zu höherem Druckverlust

   – und über die Lebensdauer der Anlage zu höheren Betriebskosten.

– Zu geringe Pumpenleistung bedeutet,

   – dass es zu ungünstig hohen Temperaturhüben kommt und sich damit die Erträge reduzieren,

   – dass der Kollektorinhalt während des Betriebs zu kochen beginnen kann – dies führt zum Stillstand der Anlage.

Optimale Kundeneinweisung durch:

Tipp 8

Komponenten

Alle Komponenten im Solarkreis müssen der Anwendung entsprechende physikalische und chemische Eigenschaften besitzen. In Kollektornähe müssen die Komponenten bis zu 200 °C bei Flachkollektoren und über 250 °C bei Röhrenkollektoren aushalten. Selbst im Heizungsraum können bei ungünstigen Betriebszuständen Temperaturen bis zu 150 °C auftreten.

Konkret

Komponenten im Solarkreis müssen

– temperaturbeständig,

– druckbeständig,

– beständig gegenüber dem Frostschutz sein.

Häufig verwendete ungeeignete Komponenten:

– Nicht temperaturbeständige Durchflussmengenmesser

– Automatische Entlüfter

– Heizungspumpen für Solaranlage

– Vakuumröhren für Trinkwasservorwärmung

- Kleinkollektoren für Großsolaranlagen

– Kunststoffrohre (Temperaturbeständigkeit) oder verzinkte Rohre im Solarkreis (Glykolbeständigkeit)

– Verwendung von Lot mit geringer Temperaturbeständigkeit

– Abblaseleitung SV aus Kunststoff

Witterungsbeständigkeit notwendig im Außenbereich:

– Kollektor

– Rohrisolierun

Tipp 9

Installationsfehler

Neben der richtigen Auswahl der Komponenten sowie einer auf die jeweiligen Anforderungen basierenden Dimensionierung ist die Installation der Anlage eine weitere mögliche Fehlerquelle.

Mögliche Auswirkungen fehlerhafter Montage sind z. B.

– häufiges Takten der Pumpe,

– Zerstörung der Schichtung im Speicher

– oder im Extremfall ein völliger Anlagenstillstand.

Konkret

– Verwechslungsfehler für Vor- und Rücklaufleitung zwischen Kollektor und Solarstation

– Falsche Heizungsanbindung im unteren Bereich des Speichers / an dem unteren Wärmetauscher im Boiler

– Keine Rückschlagventile zur Vermeidung von Naturzirkulationen

– Kontaktkorrosion zwischen ungleichen Metallen

– Fehlzirkulation durch falsche Heizungseinbindung

– Längendehnung der Leitungen nicht berücksichtigt

– Fehlende Thermosiphone erhöhen die Speicherverluste

– Ungenügender Abstand zwischen aufgeständerten Kollektor­reihen

Tipp 10

Sonstige Fehler

In der letzten Fehlerkategorie sind unterschiedliche Fehler gelistet, die sich keiner der vorangegangenen Kategorien zuordnen lassen.

– Ungünstige Platzierung der Komponenten – Speicher, MAG, Rohrleitungen behindern Service und Austausch

– Fehlende Absperrventile und Spülanschlüsse bei Plattenwärmetauschern

– Keine Temperaturbegrenzung in Trinkwasserspeichern, wobei Kalk ab etwa 60 °C ausfällt

– Fehlender Verbrühungsschutz mittels Thermomischer

– Falscher Anschluss des Membranausdehnungsgefäßes

– Fehlende Abblaseleitung in ein geeignetes Gefäß

– Überprüfung und Austausch der Opferanode nicht möglich

Zusammenfassung

Eine richtig gute Solaranlage gewinnt nicht nur im Kollektor viel Wärme aus dem Sonnenlicht, sondern ist auch optimal gegen Wärmeverlust geschützt. Sie ist zudem in allen erdenklichen Betriebszuständen sicher und auf alle möglichen Belastungen vorbereitet. Nach der Installation wird der Nutzer mit der Anlage vertraut gemacht und bekommt alle erforderlichen Unterlagen übergeben.

Weitere Informationen und eine vollständige Broschüre mit nützlichen Tipps und Protokollen erhalten Sie im Internet unter www.solarwaerme.at