D&S Homepage Solarthermie Entstehung

seit dem 19.09.09

Seitenübersicht

• Warum wir uns für ein Solarthermieanlage entschieden haben

• Unser Haus

• Erste Schritte in Richtung Solarthermie

• Entscheidung Rücklaufanhebung oder hydraulische Weiche

• Ausführung Pufferspeicher

• Die Warmwasserversorgung

• Die Kollektoren

• Die Steuerung

• Die Auslegung der einzelnen Komponenten

• Standard oder Selbstbau

• Die Installation

• Das Hydraulikschema

• Die Funktionen entsprechend dem Hydraulikschema

• Der Solarteil UVR1611(2)

• Die Frischwasserstation UVR1611(1)

• Der Heizungsvorlauf UVR1611(1)

• Die Heizkreise UVR1611(1)

• Die Nachspeisung über den Ölbrenner UVR1611(1)

• Der Warmwasserspeicher UVR1611(1)

• Schlussbemerkung zu den beschriebenen Funktionen

• In Foren häufig verwendete Kürzel

• Planung Wärmepumpe

• Hydraulikschema

Warum wir uns für ein Solarthermieanlage entschieden haben

Schon länger hatten wir uns mit dem Gedanken getragen, eine Solarthermieanlage anzuschaffen, jedoch aus Kostengründen die Anschaffung immer wieder verschoben. Als dann im vergangenen Jahr (2008) die Ölpreise so rapide angestiegen waren, haben wir mit der Umsetzung nicht länger warten wollen.
Zuerst sollte die Anlage lediglich die Warmwasserbereitstellung unterstützen, da auch noch eine Wärmepumpe zur Diskussion stand. Nachdem wir uns etwas in die Materie eingearbeitet hatten, war schnell klar, dass eine reine Unterstützung für die Warmwasserbereitung nicht rentabel ist.
So haben wir uns gegen die Wärmepumpe und für eine Solaranlage zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung entschieden. Ein weiterer Punkt gegen die Wärmepumpe war, dass der Ölbrenner erst vor ein paar Jahren ausgetauscht wurde. Die Wärmepumpe soll installiert werden, wenn der Kessel oder der Ölbrenner ausgetauscht werden müssen.

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Unser Haus

Das Haus wurde im Jahr 1956 erbaut und ab dem Jahr 2000 vollständig umgebaut und saniert. So kam ein Anbau mit Doppelgarage und darüber liegendem Wohnraum hinzu. Das Haus wurde vollständig mit einem Wärmedämm- Verbundsystem ausgerüstet und das Dach mit ca. 200 mm Glaswolle WLG035 gedämmt. Die Fenster wurden ebenfalls komplett ausgetauscht. Vor den Dämmmaßnahmen und vor der Erstellung des Anbaus benötigten wir ca. 2700l Heizöl pro Jahr und das ohne die Warmwasserbereitung. In den darauf folgenden Jahren hatten wir trotz mehr Wohnraum und der Warmwasserversorgung über die Ölheizung einen Jahresheizölbedarf von ca. 2100l.
Die Daten:

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Erste Schritte in Richtung Solarthermie

Zu erst einmal haben wir uns ein paar Bücher besorgt die das Thema Solarthermie in groben Zügen beschreiben. Hier sind wir erstmals auf die unterschiedlichen Konzepte zum Betrieben einer Solarthermieanlage mit Heizungsunterstützung gestoßen. Diese sind  die Verschaltung der Heizkreise als Rücklaufanhebung und das Betreiben des Pufferspeichers als hydraulische Weiche. Grob zusammengefasst besteht der Unterschied darin, dass bei der Rücklaufanhebung der Rücklauf der Heizkreise über den durch die Solarkollektoren aufgeheizten Pufferspeicher geführt wird und beim Betreiben des Pufferspeichers als hydraulische Weiche alle Kreise -Solar und Heizung- separat in den Pufferspeicher geführt werden. Im Folgenden finden Sie zwei Skizzen:

Im Weiteren Verlauf wollten wir nun die Vor- und Nachteile der beiden Konzepte in Erfahrung bringen, und haben hierzu einige Info- Veranstaltungen von Solarthermieanlagenherstellern besucht. Leider waren die, doch sehr auf den Verkauf spezialisierten, Moderatoren nicht in der Lage unsere Fragen zu beantworten. Man bot uns jedoch des Öfteren an, die Informationen bei den Spezialisten im Haus einzuholen und an uns weiterzuleiten. Da uns dies zu langwierig erschien, besannen wir uns auf die Info-Quelle schlecht hin, das Internet.

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Entscheidung Rücklaufanhebung oder hydraulische Weiche

Wir haben den Begriff "Rücklaufanhebung" im Internet gesucht und haben neben vielen anderen Beiträgen auch diesen Beitrag im Forum HaustechnikDialog gefunden.

Wie funktioniert Rücklaufanhebung bei solarer Heizungsunterstützung ?

Nachdem wir den oben genannten Beitrag und viele mehr gelesen haben, haben wir uns dann für das Konzept "hydraulische Weiche" entschieden. Wir haben uns für die Verschaltung des Puffers als hydraulische Weiche entschieden, da der wesentliche Nachteil der Rücklaufanhebung der ist, dass bei mangelnder Einstrahlung - also kein Solarertrag - der Brenner nach wie vor taktet, dass heißt sehr oft Ein- und Ausgeschaltet wird, was sich sehr nachteilig auf den Ölverbrauch auswirkt. Beim Anschluss des Puffers als hydraulische Weiche ist dies nicht der Fall, da hier eine größere Wassermenge - bei uns ca. 500l - aufgeheizt werden. Des Weiteren sind wir der Meinung, dass das gesamte Puffervolumen, also auch der Bereich der eigentlich der Bevorratung für die Warmwasserbereitung dient, ebenfalls der Heizung zur Verfügung gestellt werden sollte. Bei geschickter Wahl der Grenzwerte für das Ein- und Ausschalten der Nachheizung bringt dies enorme Vorteile.

Anmerkung:
An dieser Stelle möchten wir uns noch einmal bei allen Mitglieder des Forums HaustechnikDialog für die geleistete Unterstützung herzlich bedanken. Wir können dieses Forum jedem Neueinsteiger aber auch jedem Fortgeschrittenen uneingeschränkt empfehlen.

Ergänzung am 14.04.2010

Wir bereuen unsere Entscheidung die Anlage als hydraulische Weiche ausgeführt zu haben nicht, da wir während dem Betrieb der Anlage erkannt haben, dass uns die  Vorteile der Rücklaufanhebung auch bei dem Betrieb des Puffers als hydraulische Weiche zur Verfügung stehen. So wird bei der Verschaltung des Puffers als hydraulische Weiche die Energie, die aufgrund des niedrigen Temperaturniveaus der Kollektoren nicht direkt der Heizung zur Verfügung gestellt werden kann, genutzt um die Puffertemperatur an der Stelle zu erhöhen, an der der Rücklauf zum Kessel abgegriffen wird. Somit ist das Prinzip und der Vorteil der Rücklaufanhebung bei der Verschaltung des Pufferspeichers als hydraulische Weiche implementiert.
Der einzige Vorteil der Rücklaufanhebung der sich uns heute noch darstellt ist der, dass der Aufwand der Verrohrung geringer ist, als bei der Verschaltung des Pufferspeichers als hydraulische Weiche. Im Prinzip ist jedoch hinsichtlich der Verrohrung nur das Verlegen von vier neuen Rohren anstelle von zwei Rohren  von Nöten. Die Leitungen zu den Heizkörpern (Rad oder FBH) sind vom Primärerzeuger zu trennen und auf den Pufferspeicher zu legen und die Leitungen vom Primärerzeuger sind dann ebenfalls separat auf den Puffer zu legen. Bei dem Investitionsvolumen einer Solarthermieanlage sind die Kosten hierfür verschwindend gering, der Nutzen jedoch hoch. So kann z.B. durch den Einsatz eines BIV-Mischers eine temperaturgerechte Entladung des Pufferspeichers realisiert werden.
Des Weiteren haben wir festgestellt, dass der Pufferspeicher in dieser Verschaltung und der gewählten Größe dazu führt, dass eine Direktverwertung der Solarenergie nicht notwendig ist, da der Pufferspeicher bei einem Überangebot durch die Solarkollektoren das Überangebot ohne steuerungstechnisches Zutun speichert bzw. puffert oder bei Unterdeckung aufgrund der geringen Einstrahlung die fehlende Energie zuträgt. Reicht die Einstrahlung aus, um das Temperaturniveau und das geforderte Volumen der Heizkreise durch die Solarkollektoren zu decken, wird die Energie direkt durch den Pufferspeicher an die Heizkreise weitergereicht. In diesem Fall ändern sich die Puffertemperaturen nicht. Dies kommt in etwa einer Direktverwertung der Solarenergie gleich.

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Die Ausführung des Pufferspeicher war das nächste Thema

Ursprünglich bevorzugten wir Pufferspeicher mit internen Wärmetauscher, da das den Solarkreislauf vereinfacht. Aufgrund unserer örtlichen Gegebenheiten hätten wir nur einen Pufferspeicher bis maximal 800l in den Keller einbringen können.  Dies erschien uns zu wenig. So bestand noch die Möglichkeit mehrere Pufferspeicher einzubringen. Hier wurde aber schnell klar, dass die isolierten Speicher (sollten mindestens 3 werden) sehr viel Platz im Keller in Anspruch genommen hätten. Dies hätte auch einen Umbau des Kellers, im Idealfall im Trockenausbau, erforderlich gemacht. Aus diesem Grund haben wir uns dann für eine Sonderanfertigung entschieden. Durch die Entscheidung zur Sonderanfertigung war auch gleich das Thema interne und externe Wärmetauscher entschieden, da die Sonderanfertigung mit integrierten Wärmetauscher den Kostenrahmen gesprengt hätte.
So sind wir jetzt im Besitz einer so genannten Blechdose (kein Innenleben) als Pufferspeicher mit  ausreichend Anschlüssen speziell auf unsere Bedürfnisse angepasst. Ein weiterer Vorteil der so genannten Blechdose ist, dass im Speicher nichts verschleißen kann und somit auch nichts ausgetauscht werden muss.
Der Speicher wurde in vier Teilen angeliefert und im Keller an Ort und Stelle zusammengeschweißt, isoliert und im weiteren Verlauf komplett eingehaust.

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Die Warmwasserversorgung

Hinsichtlich der Warmwasserversorgung, haben wir uns für eine Frischwasserstation (kurz FRIWA) entschieden. Auch hier war die maßgebliche Entscheidung der Einsatz eines Pufferspeichers in Sonderanfertigung, da bei einer anderen Lösung Einbauten im Pufferspeicher erforderlich gewesen wären. Eine Frischwasserstation bietet den weiteren Vorteil, dass das Warmwasser, und nur soviel wie gerade benötigt wird, separat zur Verfügung gestellt wird. Das heißt die Bevorratung von großen Warmwassermengen in einem separaten Speicher entfällt. Der in den Livedaten zu sehende kleine WW- Speicher ist aus dem Altbestand und dient heute einem anderen Zweck
(siehe ff).

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Die Kollektoren

Wir haben den Schwerpunkt der Anlage auf die Heizungsunterstützung gelegt und hierzu hat uns das Konzept der Vakuumröhrenkollektoren (kurz VRK) überzeugt. Einige Händler, die sowohl Flachkollektoren als auch Vakuumröhrenkollektoren vertreiben, haben die VRK's als die bessere Technik proklamiert. Hierzu gibt es jedoch stark abweichende Meinungen und wir denken, eine generelle Aussage kann hier nicht getroffen werden. Auch zu diesem Thema findet man im Forum HaustechnikDialog einige Beiträge.

Ergänzung am 07.05.2010

Wesentlich ist, dass die von den Herstellern angegebenen Leistungen und die weiteren Daten -in Bezug auf die Solarkollektoren- sich in der Regel auf die Aperturfläche und nicht auf die Bruttofläche beziehen. Bei einem Flachkollektor ist das Verhältnis der Bruttofläche zur Aperturfläche groß. Bei einem Röhrenkollektor um einiges kleiner. Prinzipiell kann man feststellen, dass bei einem Einfallswinkel der Einstrahlung im Winkel von 90°, auf die Montageebene der Solarkollektoren, hinsichtlich der Ausbeute im direkten Vergleich, der Flachkollektor aufgrund seiner höheren Apertur- Nutzfläche im Vorteil ist, obwohl eine höhere Wärmeabstrahlung statt findet. Bei schräg einfallender Einstrahlung ändert sich die Aperturfläche des Röhrenkollektors. Stellt man sich vor, dass das Auge dem Strahlungspunkt der Sonne entspricht, so wird man einen Punkt finden, an dem der Röhrenkollektor eine einheitliche Fläche bildet, da Röhre hinter Röhre liegt. Hier ist dann der Röhrenkollektor klar im Vorteil, da sich die Aperutrfläche der  Bruttofläche angleicht und das bei geringeren Abstrahlungsverlusten. In wie Weit der Ertrag, bei schräg einfallender Einstrahlung auf den Flachkollektoren gemindert wird, wissen wir nicht. Wir gehen jedoch davon aus, dass sich eine Minderung aufgrund von Reflexionen einstellt.
Wir haben festgestellt, dass der höchste Ertrag  bei uns nicht erreicht wird, wenn aufgrund des Sonnenstandes die Einstrahlung im 90° Winkel erfolgt, sondern dann, wenn der Sonnenstand dazu führt, das die Bruttofläche nahezu zur Aperturfläche wird. Hier spielt die Neigung der Kollektoren und deren Ausrichtung, eine wesentliche Rolle. Ausgehend von einem sonnigen Tag erreichen wir den maximalen Ertrag, wenn die Einstrahlung schräg auf die Kollektoren einfällt und nicht dann, wenn die Einstrahlung in einem Winkel von  90° auf die Kollektoren trifft.
Fazit -aus unseren Erfahrungen mit Vakuumröhrenkollektoren- wäre somit,  je mehr die Ausrichtung der Kollektoren von der Südachse abweicht, desto eher sind Röhrenkollektoren die bessere Wahl. Das kann natürlich nur eine hypothetische Annahme sein, da der direkte Vergleich zwischen Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren am selben Standort, unter gleichen Bedingungen fehlt.

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Die Steuerung

Als wir die Vorzüge der UVR1611 (Technische Alternative) erkannt hatten, war klar, dass die Steuerung bzw. Regelung der Anlage über eine solche Steuerung erfolgen wird. Die Steuerung ist frei programmierbar und hat bereits sehr viele nützliche Funktionen implementiert. Auch die Möglichkeit der Fernbedienung sowie die Möglichkeit die Betriebszustände Grafisch darzustellen zu können, hat uns überzeugt. Ursprünglich wollten wir nur eine Steuerung installieren und mit I/O-Modulen erweitern, jedoch hat sich später gezeigt, dass zwei Steuerungen sinnvoller sind. Die Funktionen sind so auf die Steuerungen aufgeteilt, dass die komplette Heizungsteuerung auf einer UVR läuft und der Solarteil auf der zweiten UVR gesteuert wird. Dies hat auch den Vorteil, dass bei einem Ausfall einer Steuerung der Heizungsteil weiter in Betrieb bleiben kann. Im ungünstigsten Fall, fällt die Heizungssteuerung aus, dann wird in die Steuerung des Solarteils das Programm für die Heizungssteuerung übertragen und diese in den Steckplatz der Heizungssteuerung gesteckt.

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Die Auslegung der einzelnen Komponenten

Was die Auslegung der einzelnen Komponenten angeht, so gingen wie erst einmal pragmatisch vor und haben die uns  zur Verfügung stehenden Platzverhältnisse zu Grunde gelegt. Das heißt, wie viele Kollektoren können wir auf dem Dach installieren und wie groß kann der Pufferspeicher sein? Hierauf haben wir die Simulationssoftware GetSolar -in der Demoversion- mit den Daten gefüttert und uns dann entsprechend dem Kosten-Nutzen-Verhalten entschieden.
Es wurden 16m² Vakuumröhrenkollektoren (Brutto) und ein ca. 2300 Liter fassender Pufferspeicher. Es soll sich eine Ersparnis von ca. 800l Heizöl pro Jahr einstellen.

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Standard oder Selbstbau

Aufgrund der örtlichen Gegebenheiten im Haus haben wir keine Komplettanlage eines Herstellers gefunden, die von der Ausführung und den Kosten zu uns gepasst hätte. So haben wir die Anlage selbst geplant, die einzelnen Komponenten der Gesamtanlage in Eigenverantwortung ausgewählt, sowie die Programmierung der beiden Steuerungen selbst vorgenommen. Mit diesen Tätigkeiten waren wir gut ein Jahr beschäftigt. Wir haben uns im Internet das notwenige Basiswissen angelesen und einige Hydraulikpläne in Foren zur Diskussion gestellt. Die meisten Anregungen haben wir dann in unseren Hydraulikplan übernommen.
Wir können jedem der sich für eine Solarthermieanlage interessiert nur empfehlen sich ein gewisses Basiswissen anzueignen und dies unabhängig davon ob die Anlage im Selbstbau oder durch einen Heizungsinstallateur errichtet werden soll. Für das Errichten einer Anlage im Selbstbau ist dies unerlässlich aber auch bei der Auswahl einer Anlage von einem Systemlieferanten ist bei den Verhandlungen mit dem Lieferant ein gesundes Basiswissen von Vorteil. Man versteht die Ausführungen des Anbieters, kann Nachfragen und muss den Versprechungen des Anbieters nicht blindlings vertrauen.

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Die Installation

Die Installation der Anlage erfolgte im Wesentlichen in zwei Schritten. Zuerst wurde der Pufferspeicher installiert und die Heizung an den Pufferspeicher angeschlossen. Den Pufferspeicher haben wir installieren lassen und den Umbau der Heizung haben wir selbst durchgeführt. Die Installation der Heizungsrohre, alles 28er Cu, haben wir zum Teil in Löttechnik und zum Teil in der gepressten Variante ausgeführt. Im Vorfeld haben wir noch die elektrische Installation durchgeführt und ab dem 19.06.09 betreiben wir nun unsere Heizung und die Warmwasserversorgung über den Pufferspeicher. Ab diesem Zeitpunkt haben wir dann schon mal das Programm und die Parameter für die Heizungsteuerung optimiert.
Im zweiten Schritt haben wir dann die Solarverrohrung mittels Wellrohr DN25 ausgeführt. Die Solarleitungen wurden in einen stillgelegten Kamin eingezogen, was auch der Grund für die Wahl des Wellrohrs war. Die Kollektoren wurden dann am 10.07.09 installiert und seit diesem Zeitpunkt haben wir eine funktionstüchtige Solarthermieanlage. Im Anschluss wurde dann die Regelung für den Solarteil optimiert.

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Das Hydraulikschema

Ein Mausklick auf den Hydraulikplan, öffnet diesen in einem separaten Fenster.

Die Funktionen entsprechend dem Hydraulikschema

Das Hydraulikschema sieht auf den ersten Blick etwas kompliziert aus. Wenn man es jedoch teilweise betrachtet, ist es recht einfach nachvollziehbar. Zur Steuerung sind zwei UVR1611 installiert. UVR1611(1) steuert den Heizungsteil und  UVR1611(2) den Solarteil. Im obigen Hydraulikschema sind die Ein- und Ausgänge den Heizungsteil betreffend mit einer Hintergrundfarbe hinterlegt und die Ein- und Ausgänge des Solarteils haben keine Hintergrundfarbe bzw. weiß. Eingänge die mit einer helleren Hintergrundfarbe gekennzeichnet sind, sind auf die UVR1611(2) verdrahtet, deren Signale werden jedoch in beiden Steuerungen benötigt und werden aus diesem Grund über den CAN- Bus der UVR1611(1) zur Verfügung gestellt.

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Der Solarteil UVR1611(2)

Der Solarteil besteht im Wesentlichen aus den Kollektoren, der Solarstation, der Trennstation und den Zonenventilen. Durch die Sonneneinstrahlung, gemessen durch den Sensor S11, erwärmt sich die Flüssigkeit (Wasser- Frostschutzgemisch, auch Sole genannt) in den Kollektoren. Erreicht die Sole im Kollektor eine Temperatur um 8°C höher als die untere Puffertemperatur, überwacht durch den Sensor S8, wird die Pumpe der Solarstation über den Ausgang A2 gestartet. Der Ausgang A2, zum Steuern der Solarkreispumpe, ist drehzahlstellbar. Der Regler zum Stellen der Drehzahl der Solarkreispumpe ist als Differenzregler ausgeführt und regelt die Temperaturdifferenz zwischen dem unteren Speicherbereich (S8) und dem Kollektor (S1), durch das Verstellen der Pumpendrehzahl der Solarkreispumpe, auf 8K.
Hat sich der Solarkreislauf im weiteren Verlauf aufgeheizt, überwacht durch die Sensoren S2 (Temp. Solar-Vorlauf) und S3 (Temp. Solar Rücklauf), wird in Abhängigkeit der Temperatur im Solarvorlauf, also S2, und der Temperatur im unteren Pufferbereich, überwacht durch den Sensor S8, die Pumpe im Sekundärkreis über den Ausgang A6 gestartet. Der Ausgang A6, zum Steuern der Sekundärpumpe, ist ebenfalls drehzahlstellbar. Auch der Regler zum Stellen der Drehzahl der Sekundärpumpe ist als Differenzregler ausgeführt und regelt die Temperaturdifferenz zwischen dem unteren Speicherbereich (S8) und dem Vorlauf im Sekundärkreis, überwacht durch den Sensor S4, durch das Verstellen der Pumpendrehzahl der Sekundärpumpe auf 5K. Die Temperaturdifferenzen Kollektor, Puffer unten = 8K und Solar Sekundär Vorlauf, Puffer unten =5K wurden so gewählt, da sich bei diesen Einstellungen die Temperaturdifferenz im Primärkreis und im Sekundärkreis zwischen Vor- und Rücklauf, auf 5K einstellt. Um einen optimalen Betrieb der Anlage zu erreichen, soll bei externen Wärmetauscher, die Temperaturdifferenz der Vor- und Rückläufe im Primär und Sekundärkreis annähernd gleich sein.
Durch die Differenzregelung des Solarkreises und des Sekundärkreises ergibt sich ein gleitender Kollektorbetrieb. Dies bedeutet, dass die Kollektortemperatur gleitend, entsprechend der unteren Puffertemperatur, angepasst wird. Mit zunehmender Temperatur im unteren Speicherbereich steigt auch die Kollektortemperatur.
Steigt die Temperatur im unteren Speicherbereich, im Zuge der solaren Beladung, gleichen sich die Temperaturen, gemessen an den Sensoren S5 bis S8, durch den gleitenden Kollektorbetrieb im Pufferspeicher an. Dadurch, dass der Solarvorlauf im Sekundärkreis immer auf die Speichertemperatur unten + 5k geregelt wird, steigt mit zunehmender Temperatur im unteren Speicherbereich, überwacht durch den Sensor S8, auch die Temperatur im Solarvorlauf der Sekundärseite, überwacht durch den Sensor S4. Ab einem bestimmten Zeitpunkt hat der Solarvorlauf der Sekundärseite, das Temperaturniveau des Pufferspeichers im Bereich des Sensors (S7) erreicht.
Um in diesem Fall die Energie in der richtigen Höhe in den Speicher einschichten zu können, sind die beiden Zonenventile, gekennzeichnet mit A3 und A4,  installiert. Sind beide Zonenventile stromlos geschaltet, wird in den unteren Speicherbereich eingeschichtet. Steigt die Temperatur im Sekundärkreis, überwacht durch den Sensor S4, über das Temperaturniveau im Speicherbereich des Sensors S7, wird das Zonenventil gekennzeichnet mit A4 eingeschaltet und der Speicher wird direkt im Bereich des Sensors S7 beladen.
In gleicher Weise wird das Zonenventil gekennzeichnet mit A3 gesteuert. Das heißt, steigt die Temperatur im Sekundärkreis auf das Temperaturniveau des Sensors S5 (Temperatur Puffer oben), wird das Zonenventil gekennzeichnet mit A3 eingeschaltet und der Speicher wird komplett durchgeladen.
Das Einschichten über die Zonenventile erfolgt auch dann, wenn der Pufferspeicher im unteren Bereich eine relativ niedrige Temperatur hat und beide Pumpen bei einem sehr sonnigen Tag mit der Maximaldrehzahl laufen. Stellt sich nun aufgrund der hohen Sonneneinstrahlung und niedrigen Puffertemperaturen, bei maximaler Drehzahl beider Pumpen, eine wesentlich höhere Temperatur im Solarvorlauf des Sekundärkreises ein, so wird auch dann der Speicher an der Stelle geladen, an der, gleiche Temperaturverhältnisse zwischen Sekundär Vorlauf und Speichertemperatur herrschen.

Um die Bereitstellung des Warmwassers zu sichern, wird in dem Fall, dass die obere Puffertemperatur die Mindesttemperatur unterschritten hat, ein weitere Regelkreis aktiv. Hat die obere Puffertemperatur den Mindestwert (derzeit 42°C, oberhalb des Sensors befindet sich der Klöpperboden der noch ca. 150l Wasser mit einem höheren Temperaturniveau bevorratet) unterschritten, wird die Solarkreispumpe über einen Differenzregler  betrieben, der die Kollektortemperatur, überwacht durch den Sensor S1, um 8K höher hält, als die obere Puffertemperatur, überwacht durch den Sensor S5. In Abhängigkeit der Vorlauftemperatur des Solarkreises, überwacht durch den Sensor S2, wird die Sekundärkreispumpe eingeschaltet. Erreicht die Vorlauftemperatur im Sekundärkreis, überwacht durch den Sensor S4, das Temperaturniveau im oberen Speicherbereich, wird das Zonenventil gekennzeichnet mit A3 eingeschaltet. Hierbei wird die Differenzregelung des Sekundärkreises nicht auf den unteren Pufferbereich (S8) sondern auf den oberen Pufferbereich (S5) mit einer Solldifferenz von 5K bezogen. Hat sich im oberen Pufferbereich die erforderliche Mindesttemperatur + 10K eingestellt, wird normal weiter beladen wie im oberen Absatz beschrieben.
Auch in dieser Betriebsart, werden die beiden Pumpen (Solar- und Sekundärkreis drehzahlgeregelt). Die Betriebsart wird nur gestartet, wenn die Sonneneinstrahlung, überwacht durch den Sensor S11, ausreichend hoch ist.

Neuerung vom 26.09.09, Nachrüstung Zonenventil Solar Rücklauf

Im Betrieb haben wir festgestellt, dass die Beladung des oberen Pufferspeicher, zur Sicherung des Warmwasserbedarfs (Betriebsart: "Vorrang Puffer oben"), meistens dann einsetzt, wenn auch im unteren Bereich des Pufferspeichers (S6) die Temperatur relativ gering ist (seinerzeit ca. 30°C). Das heißt um den Pufferspeicher oben auf 50°C zu bringen, muss der Vorlauf im Sekundärkreis (S4) ein Temperaturniveau von 60°C aufweisen. Dies bedeutet eine Spreizung (Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf) von ca. 30°C im Sekundärkreislauf. Diese Spreizung wird in den Primärkreislauf transferiert. Um den Primärkreislauf mit dieser hohen Spreizung betreiben zu können, ist eine hohe Einstrahlung, dass heißt fast wolkenloser Himmel, erforderlich. Auch bei der erforderlichen hohen Einstrahlung, dauert die Beladung, aufgrund der hohen Spreizung, recht lange. Daraus folgt, dass relativ wenig Zeit zum Beladen des unteren Pufferbereichs für die Heizungsunterstützung, an einem solchen Tag, verbleibt.
Um dieses Problem zu lösen, haben wir das Zonenventil gekennzeichnet mit A7 installiert. Das Zonenventil A7 wird mit dem Einschalten der Pumpe A6 in der Betriebsart "Vorrang Puffer oben" eingeschaltet. Hierdurch wird erreicht, dass der Rücklauf nicht mehr aus dem unteren Speicherbereich (S6) sondern aus dem Speicherbereich S1 UVR1611(1) entnommen wird, der ein wesentlich höheres Temperaturniveau, als der untere Speicherbereich aufweist. Dies führt zu einer wesentlich geringeren Spreizung im Sekundärkreis, die sich in den Primärkreis transferiert, was zur Folge hat, dass bei hoher Einstrahlung der Puffer im oberen Bereich schneller geladen wird und somit mehr Zeit zum Beladen des unteren Speicherbereich zur Verfügung steht und das die Beladung des oberen Pufferspeichers bei einer geringeren Einstrahlung erfolgen kann. Da durch diese Maßnahme das Beladen des oberen Speicherbereichs bei geringerer Einstrahlung ermöglicht wurde, wird das Starten des Ölbrenners hinausgezögert, was die eigentliche Motivation der Erweiterung war.

Neuerung vom 02.10.09, "Vorrang Puffer oben" erst bei Mindesttemperatur Speicher Mitte

In dieser Jahreszeit haben wir festgestellt, dass das Temperaturgefälle im Pufferspeicher, durch den Betrieb der Heizung,  sehr hoch sein kann. Das heißt im oberen Pufferbereich (S5) herrscht noch ein Temperaturniveau von z.B. 42°C wohingegen im Speicherbereich des Sensors S1 (UVR1611(1)) ein Temperaturniveau von nur 33°C herrscht. In diesem Fall bringt die Neuerung vom 26.09.09 -Nachrüstung des Umschaltventils A7- keinen Vorteil, da sich auch in diesem Fall eine enorme Spreizung im Primär- und Sekundärkreis einstellt.
Aus diesem Grund haben wir die Steuerung dahingehend abgeändert, dass die Betriebsart "Vorrang Puffer oben" erst gestartet wird, wenn im Speicherbereich des Sensors S8 ein Temperaturniveau von mindestens 33 °C herrscht. Nach oben hin steigt das Temperaturniveau in der Regel im Speicher an. So macht der Einsatz des Umschaltventils A7 wieder Sinn und die Ertragsdaten werden merklich gesteigert. Im Gegenzug startet die Ölheizung öfter, um die Mindesttemperatur im oberen Speicherbereich zu halten, die im Heizbetrieb nicht nur von dem benötigten Temperaturniveau zur Bereitstellung des Warmwasserbedarfs abhängt, sondern gleitend mit der benötigten Vorlauftemperatur der Heizkreise, bis maximal 65 °C, eingestellt wird.
Der solare Ertrag auf dem niedrigen Temperaturniveau wird der Fußbodenheizung in der Art zugeführt, dass die Fußbodenheizung ca. 3 Stunden vor der Radiatorenheizung gestartet wird und im Absenkbetrieb mit einer wesentlich niedrigeren Vorlauftemperatur betrieben wird.

Neuerung vom 04.10.09, PID- Solar in Abhängigkeit der Einstrahlung

Da bei einer hohen Einstrahlung und einer Temperaturdifferenz von Puffer unten (S8) zum Kollektor (S1) von 8K und einer Temperaturdifferenz von Puffer unten (S8) zum Sekundärvorlauf (S4) die Pumpen A2 (Primärkreislauf) und A6 (Sekundärkreislauf) mit der Maximaldrehzahl betrieben werden, haben wir, um den Stromverbrauch der Pumpen zu senken, das Programm dahingehend verändert, dass die Differenzsollwerte für Primär- und Sekundärkreislauf in Abhängigkeit der Einstrahlung auf die PID- Regler Primär und Sekundär aufgeschaltet werden. Zur Zeit wird bis zu einer Einstrahlung von 349 W/m² der Sekundärkreislauf nach wie vor mit einer Temperaturdifferenz von 5K zwischen Puffer unten (S8) und Sekundärvorlauf (S4) betrieben. Der Primärkreis wird in diesem Fall mit einer Temperaturdifferenz von 8K zwischen Puffer unten (S8) und Kollektor (S1) betrieben. In diesem Verhältnis, 5K Sekundär und 8K Primär, stellt sich im Primärkreislauf und im Sekundärkreislauf eine Spreizung zwischen Vor- und Rücklauf von 5K ein.
Ab einer Einstrahlung von 350 W/m² wird der Sekundärkreislauf mit einer Temperaturdifferenz von 10K zwischen Puffer unten (S8) und Sekundärvorlauf (S4) betrieben. Der Primärkreis wird in diesem Fall mit einer Temperaturdifferenz von 16K zwischen Puffer unten (S8) und Kollektor (S1) betrieben. In diesem Verhältnis, 10K Sekundär und 16K Primär, stellt sich im Primärkreislauf und im Sekundärkreislauf eine Spreizung zwischen Vor- und Rücklauf von 10K ein. Dies hat zur Folge das die Pumpendrehzahl und - somit die Stromaufnahme der Pumpen A2 und A6- merklich abgesenkt wird. Eine Einbuße des Ertrags konnten wir nicht feststellen.

Fällt die Einstrahlung unter 250 W/m², wird auf die Sollwerte 8K Primär und 5K Sekundär zurückgeschaltet.

Neuerung vom 03.04.10, PID- Solar Mindestdrehzahl

Wir haben festgestellt, dass der bis dahin festgelegte Mindestvolumenstrom von ca. 100l/h im Primärkreis nicht ausreichend ist. Aufgrund des geringen Volumenstroms in den Kollektoren fand kaum ein Transport der Sole statt. Dies war ursprünglich auch so gewünscht, um den Kollektoren die nötige Zeit zur Verfügung zu stellen, so das die Sole auf das geforderte Temperaturniveau erhöht werden konnte. Da aber, durch den geringen Volumenstrom in den Kollektoren die Wärme nicht optimal von den Wärmeüberträgern der Kollektoren (Heat-Pipes) an die Sole abgegeben werden konnte,  haben wir den Mindestvolumenstrom im Primärkreis vorerst auf ca. 135 l/h erhöht.
Des Weiteren haben wir die Steuerung dahingehend geändert, dass ab einer Einstrahlung < 150W/m2 ein fester Volumenstrom von ca. 200l/h im Primärkreis aufgeschaltet wird. Dies hat den Vorteil, dass die Wärmeübertragung an den Heat-Pipes der Kollektoren besser wird. Durch die Korrektur der Einschalt- und Ausschaltgrenzwerte der Kollektortemperatur
Momentan:

Ein     = Kollektortemperatur > Puffer unten (S8) + 5,5 K
Aus    = Kollektortemperatur < Puffer unten (S8) + 2 K
wurden die Laufzeiten der Anlage um bis zu 1 Stunde pro Tag verlängert.
Bei einer Einstrahlung größer 150W/m2, wird nach wie vor temperaturgeregelt, um Einfluss auf das Temperaturniveau des Ertrages zu haben.
 

Neuerung vom 04.04.10, Umschaltung der Spreizung in Abhängigkeit der Außentemperatur

Am 04.04.10 haben wir die Umschaltung der Spreizung im Primärkreis und somit auch im Sekundärkreis in Abhängigkeit der Außentemperatur eingebunden. Bei relativ niedrigen Außentemperaturen sind Einstrahlungswerte größer 350 W/m2 (Schwellwert für die Umschaltung der Spreizung im Primärkreis auf 17K) keine Seltenheit. So haben wir festgestellt, dass bei einer Außentemperatur unter 0°C die Umschaltung auf eine Spreizung im Primärkreis auf 17K unwirtschaftlich ist, da dann die Kollektoren mit einem schlechten Wirkungsgrad betrieben werden. Der Ertrag bei dieser Spreizung, in Verbindung mit der niedrigen Außentemperatur, geht merklich zurück. Zudem wird dieser Ertrag - hohes Temperaturniveau bei kleinem Volumen- sehr schnell durch die Radiatorenheizung umgesetzt. Bei niedrigen Außentemperaturen ist es "für uns" sinnvoller, die Anlage  auf niedrigem Temperaturniveau mit hohem Volumenstrom zu betreiben. Der Ertrag auf geringem Temperaturniveau bei großem Volumen führt dazu, dass die Heizung für die Dauer des Absenkbetriebes ohne - oder zumindest mit wenigen- Brennerstarts betrieben werden kann. Zudem werden die Kollektoren mit einem besseren Wirkungsgrad betrieben was merklich Auswirkungen auf den Ertrag hat.
Umgekehrt verhält es sich bei einer Außentemperatur über 12 °C. Hier gilt es den Warmwasserbedarf zu decken. Die Heizung nimmt kaum noch Energie ab. Um in diesem Fall den Brennerstart hinauszögern zu können, ist eine relativ hohes Temperaturniveau bei geringem Volumen erforderlich.  Der Kollektorwirkungsgrad tritt in den Hintergrund.

Wirkungsgradverlauf von Kollektoren in Abhängigkeit der Einstrahlung und der Außentemperatur



Y-Achse = Wirkungsgrad in %
X-Achse = Differenz der mittleren Kollektortemperatur (Tm) zur Außentemperatur (Ta)( Tm-Ta, Tm = (Temp. Kollektorrücklauf +Temp. Kollektorvorlauf)/2, Ta =Außentemperatur)
Die farbigen Kurven zeigen den Verlauf des Kollektorwirkungsgrades bei der angegebenen Einstrahlung in W/m2. (zurück zu Info Ertragsdaten)

Es ist deutlich zu erkennen, dass je höher die Differenz der mittleren Kollektortemperatur zur Außentemperatur ist, der Wirkungsgrad stark abnimmt, und das um so mehr, je geringer die Einstrahlung ist. Das heißt, in der Zeit mit hoher Einstrahlung, in der Regel die ohnehin wärmeren Monate, ist das Betreiben der Anlage mit einer hohen Spreizung weniger nachteilig. In der Winterzeit macht sich der schlechte Kollektorwirkungsgrad jedoch um so mehr bemerkbar.

Das heißt für uns:

• im Winter die Kollektoren auf niedrigem Temperaturniveau mit hohem Volumenstrom für den Absenkbetrieb der Heizung zu betreiben, da der Warmwasserbedarf ohnehin über die Heizung, aufgrund des hohen Temperaturniveaus des Heizungsvorlaufes im Normalbetrieb, gedeckt wird.

• in den wärmeren Monaten mehr und mehr die Erhöhung der Kollektortemperatur zulassen, um den Warmwasserbedarf über die Solaranlage decken zu können.

Die derzeitigen Parameter:
von -X °C bis 2   °C Außentemperatur maximale Spreizung im Primärkreis/Sekundärkreis:    9K/5K
von   2 °C bis 12 °C Außentemperatur maximale Spreizung im Primärkreis/Sekundärkreis: 17K/10K

von 12 °C bis X  °C Außentemperatur maximale Spreizung im  Primärkreis/Sekundärkreis: 27K/17K

Durch diese Art der Regelung wird im eigentlichen Sinne nicht mehr die Spreizung zwischen Puffer und Kollektor geregelt, sondern die Kollektortemperatur selbst. Hierdurch wird erreicht, dass -systembedingt- der Kollektor mit einem guten Wirkungsgrad betrieben wird. Wir achten darauf das Tm-Ta in der Regel nicht größer als 40K wird.

Durch den dauerhaften Betrieb der Solarthermieanlage mit der geringst möglichen Kollektortemperatur wäre sicherlich ein höherer Ertrag erzielbar. Dieser Mehrertrag muss aber auch vom System nutzbar sein. So ist es nicht sinnvoll in den Wintermonaten den Kollektor mit einer Temperatur von 5K über dem unteren Puffertemperaturniveau zu betreiben, wenn der Heizungsrücklauf 5K oder mehr über dem unteren Temperaturniveau des unteren Pufferspeicherbereichs liegt. Um hier einen Vorteil generieren zu können, müsste erst eine enorme Wassermenge im Temperaturniveau gehoben werden. Diese kann dann zumindest als Rücklaufanhebung für den Ölkessel genutzt werden, wenn man auf höhere Außentemperaturen spekuliert. Wenn sich im Folgenden keine höheren Außentemperaturen einstellen, hat man ohne Nutzen zugunsten hoher solarer Ertragszahlen den Bedarf an Primärenergie in Form von Pumpenstrom nutzlos eingesetzt.

In dieser Zeit verfahren wir so, dass wir nicht das Temperaturniveau des unteren Bereichs des Pufferspeichers zur Regelung der Kollektortemperatur heranziehen, sondern das Temperaturniveau des Heizungsrücklaufs. Das vermindert ganz klar den Wirkungsgrad der Kollektoren, aber zum Nutzen des Systems.

Es geht also nicht darum den solaren Ertrag zu maximieren, sondern den Einsatz von Primärenergie zu reduzieren.

Unter dem Einsatz von Primärenergie verstehen wir, ÖL als Hauptwärmeenergieträger und den aufzuwendende Strom für den Betrieb der Gesamtanlage.

Leistung von Kollektoren in Abhängigkeit der Einstrahlung und der Außentemperatur



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Neuerung vom 01.05.10, Austausch des 0,8 m² PWT Solar gegen einen 1,6 m² PWT

Am 01.05.10 haben wir den in der Trennstation des Solarteils installierten 0,8m² großen PWT durch einen 1,6m² großen PWT ersetzt.
Nach dem Austausch haben wir festgestellt, dass die Temperaturdifferenz der Rücklauftemperaturen des Sekundärkreises und Primärkreises bei niedriger Einstrahlung geringer geworden ist. Hier haben wir somit einen Vorteil. Bei höheren Einstrahlungswerten haben wir dies nicht feststellen können. Auf den  Ertrag hatte der Umbau kaum bis keine Auswirkung, was letztendlich zu dem Fazit führt, dass der ursprüngliche installierte 0,8m2 PWT für die montierte Kollektorfläche ausreichend war.

Die Frischwasserstation UVR1611(1)

Die Frischwasserstation (kurz FRIWA genannt) besteht aus einem Plattenwärmetauscher einem Durchfluss-Schalter und einer Pumpe. Die FRIWA ist ohne eigenen Regler ausgeführt da die UVR1611 die Regelung der Frischwasserstation übernimmt. Wird an einer Zapfstelle der Warmwasserhahn aufgedreht, so schaltet  der Durchfluss-Schalter S5. Hierauf wird die Pumpe der Frischwasserstation über den Ausgang A2 eingeschaltet. Der Ausgang A2 ist über einen PID- Regler als Absolutwertregelung drehzahlveränderbar. Der Sollwert von 45°C Warmwassertemperatur ist fest vorgegeben und der Istwert wird über einen so genannten ultra-schnellen Temperatursensor, gekennzeichnet mit S4, erfasst (nicht im Lieferumfang der FRIWA enthalten). Fällt die Warmwassertemperatur am Ausgang des Plattenwärmetauschers sekundärseitig, so wird die Drehzahl im Primärkreis erhöht, was zur Folge hat, dass die Warmwassertemperatur ausgangsseitig steigt. Im umgekehrten Fall wird die Pumpendrehzahl verringert. Da der Rücklauf der Frischwasserstation relativ kalt ist, wird dieser immer in den unteren Pufferbereich eingespeist.
Die Steuerung der Zirkulation im Warmwasserkreis ist separat über einen Treppenhausautomat realisiert. Diese Steuerung stammt noch aus dem Altbestand und wurde nicht geändert. In jedem Stockwerk ist ein Taster zur Aktivierung des Treppenhausautomaten installiert. Der Treppenhausautomat ist nichts anderes als ein Zeitrelais, dass einen einstellbaren verlängerten Impuls ausgibt. Wird der Treppenhausautomat also aktiviert, schaltet dieser, für eine einstellbare Zeit, die Zirkulationspumpe ein. Dies hat den Vorteil, dass nur dann Warmwasser zirkuliert, wenn es auch benötigt wird.
Der Warmwasserspeicher im unteren Bildbereich des Hydraulikschemas ist zur Warmwasserbereitung nicht erforderlich. Dieser stammt noch aus dem Altbestand und dient heute einem anderen Zweck. Hierzu später mehr.

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Der Heizungsvorlauf UVR1611(1)

Unter Heizungsvorlauf ist der Anlagenteil Pufferabgänge zum BIV-Mischer, gekennzeichnet mit A8/A9,  bis zur Aufteilung auf die Heizkreise Radiatoren und Fußbodenheizung zu verstehen. Der BIV-Mischer ist ein Bivalent Mischer und funktioniert bei dieser Einbauart in der Art, dass entsprechend der geforderten Vorlauftemperatur der Heizkreise, die Entnahme aus dem Pufferspeicher erst im unteren Pufferbereich erfolgt und falls dies nicht ausreicht, wird zwischen dem unteren und mittleren Pufferbereich gemischt, sollte dies ebenfalls nicht ausreichen wird die Temperatur aus dem mittleren und oberen Pufferbereich gemischt und letztendlich erfolgt die Entnahme komplett aus dem oberen Pufferbereich. Dies führt dazu das die Pufferentnahme immer am tiefstmöglichen Punkt erfolgt und somit der Heißwasserbereich so lang wie möglich erhalten bleibt.
Die Sollwertvorgabe für die Vorlauftemperatur erfolgt durch die Heizkreise der Radiatorenheizung und der Fußbodenheizung. Der Istwert wird durch den Sensor S2 erfasst. Der Sollwert und der Istwert wirken auf eine normale Mischersteuerung mit den Ausgängen A8/A9. Ist die Radiatorenheizung ausgeschaltet, wird die Heizungsvorlauftemperatur schon auf den Bedarf der Fußbodenheizung, in der Regel um 35°C, heruntergeregelt. Hierdurch wird dem Pufferspeicher, beim alleinigen Betrieb der Fußbodenheizung, nur die Wärme entzogen die benötigt wird. Diese kann in der Regel aus dem unteren Pufferbereich entnommen werden.
BIV-Datenblatt (Quelle ESBE)

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Die Heizkreise UVR1611(1)

Es sind zwei Heizkreise installiert. Ein Kreis für die Radiatorenheizung und ein Kreis für die Fußbodenheizung. Beide Heizkreise sind mit Mischern ausgerüstet und werden separat in Abhängigkeit der Außentemperatur, erfasst durch den Sensor (S8), und eines Zeitprogramms geregelt.
Die Heizkreise sind so miteinander verschaltet, dass der relativ warme Rücklauf aus der Radiatorenheizung in den Vorlauf der Fußbodenheizung gespeist wird. Hierdurch wird das Temperaturniveau des Heizungsrücklaufs stark gesenkt, wenn die Radiatorenheizung und die Fußbodenheizung in Betrieb sind.
Um jeden Heizkreis auch separat betreiben zu können sind die beiden Überströmventile (am 18.07.11 ersetzt durch hängende Klappen) zwischen dem Vor- und Rücklauf der beiden Heizkreise installiert. Wird z.B. nur die Fußbodenheizung betrieben (das ist immer dann der Fall, wenn alle Thermostatventile an den Heizkörpern geschlossen sind z.B. wenn die Raumtemperatur erreicht ist), so wirkt das Überströmventil zwischen dem Vor- und Rücklauf der Radiatorenheizung als Bypass.
Im Rücklauf der Radiatorenheizung ist ein Durchflusstransmitter installiert. Hat der Durchfluss im Rücklauf der Radiatoren, bei eingeschalteter Umwälzpumpe A3, den Wert von 120l/h unterschritten,  sind alle Thermostatventile an den Heizkörpern geschlossen und die Umwälzpumpe A3 wird abgeschaltet.  Hierauf wird die Umwälzpumpe alle 15 min für die Dauer von 30 Sekunden eingeschaltet um zu prüfen, ob aufgrund gefallener Raumtemperatur eines der Thermostatventile an den Radiatoren wieder geöffnet hat. In diesem Fall steigt der Durchfluss im Rücklauf wieder über den Wert von 120l/h und die Umwälzpumpe A3 bleibt eingeschaltet. Adernfalls wird die Umwälzpumpe nach 30 Sekunden abgeschaltet und die Prüfung findet 15 min später erneut statt.
Der Rücklauf beider Heizkreise wird über das Zonenventil A1 entsprechend der Rücklauftemperatur, überwacht durch den Sensor S10, in den Pufferspeicher eingeschichtet. Ist die Rücklauftemperatur kälter als der Puffer im Bereich des Sensors S7, erfasst durch die UVR1611(2), wird das Zonenventil, gekennzeichnet mit A1, aktiviert und der Rücklauf wird in den unteren Speicherbereich eingeschichtet.

Änderung am 05.04.18, Trennung der Vor- und Rücklaufe der Heizkreise Radiatoren und Fußbodenheizung

Aufgrund der gesammelten Erfahrungen, haben wir uns entschieden auch im ersten Obergeschoss eine Fußbodenheizung zu installieren. Dies hatte zur Folge, dass nach dem Umbau die Volumenströme der Radiatoren- und der Fußbodenheizung nicht mehr sinnvoll aufeinander abgestimmt werden konnten (Wärmemengenbetrachtung). Aus diesem Grund haben wir die Anlage so umgebaut, dass jeder Heizkreis (Radiatoren und FBH) über einen eigenen Vor- und Rücklauf versorgt wird. Die Nutzung des höheren Temperaturniveaus des Radiatoren Rücklaufs für die Fußbodenheizung erfolgt, wenn auch eingeschränkt, über den Pufferspeicher.

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Neuerung vom 01.09.10, Umbau des Heizkörpers im  Bad von passiv auf aktiv

Wir haben den Heizkörper im Bad von einem passiven Heizkörper zu einem aktiven Heizkörper umgebaut. Passive und aktive Heizkörper unterscheiden sich in der Art, dass bei passiven Heizkörpern die Konvektion der Luft im Raum nur über den Effekt der aufsteigenden warmen Luft im Bereich des Heizkörpers erfolgt. Bei aktiven Heizkörpern wird eine Konvektion bei niedrigen Temperaturen, durch das Einbringen von Fremdenergie -z. B.  durch die Montage von Lüftern unter dem Heizkörper- erzwungen.
Der Umbau erfolgte bei uns auf diese Weise. Nach der Installation der Lüfter konnten wir die Vorlauftemperatur für die Heizkörper um 10°C senken und die Laufzeit der Heizkreispumpe für die Radiatorenheizung um ca. 1 Stunde herabsetzen. Auch die Temperaturdifferenz zwischen Radiatorenrücklauf und Fußbodenheizung Vorlauf konnten wir, ohne Komforteinbußen, auf 2°C verringern. Dies führt dazu, dass die Temperatur im unteren Pufferbereich gesenkt wird und somit der Start des Solarkreise früher erfolgt, was eine längere Laufzeit des Solarkreises zur Folge hat und somit den Ertrag steigert. Des Weiteren wurden die Brennerstarts aufgrund der geringeren Verluste im System reduziert.
Die zuzuführende elektrische Leistung zu den Lüftern beträgt ca. 6W.
Weitere Informationen zu dem Thema findet man im Forum Haustechnikdialog

Die Nachspeisung über den Ölbrenner UVR1611(1)

Hat der Pufferspeicher im oberen Speicherbereich die Mindesttemperatur von 42°C unterschritten und ist mit einer solaren Erwärmung, auf das benötigte Temperaturniveau resultierend aus Vorlauftemperatur der Heizkreise oder WW- Bereitung,  am selben Tag nicht mehr zu rechnen, wird der obere Speicherbereich durch das Starten des Brenners auf die Mindesttemperatur gebracht. Hierzu wird nach dem Starten des Brenners über den Ausgang A5, die Nachspeisepumpe A6 gestartet, wenn die Kesseltemperatur, überwacht durch den Sensor S7, den Temperaturwert des oberen Bereich des Pufferspeichers erreicht hat. Der Pufferspeicher wird in der Art solange beladen  bis am Sensor S5 (Puffer oben) eine Temperaturniveau erreicht ist, so dass die Warmwasserbereitung und die Versorgung der Heizkreise sichergestellt ist. Die so eingebrachte Energiemenge reicht, ohne weitere Solare Beladung, bei einer Außentemperatur von 13°C für Heizung und Warmwasserbereitung  ca. 24 Stunden.  Die Brennerlaufzeit pro Tag beträgt bei diesen Gegebenheiten ca. 50 min. Weitere Daten finden Sie in der Rubrik "Ertragsdaten".
Aus versicherungstechnischen Gründen wurde kein  Eingriff in die Heizungssteuerung vorgenommen. Die Heizung wird in der Betriebshand Hand mit einer fest eingestellten Kesseltemperatur von 85°C betrieben. Das Ein- und Ausschalten erfolgt über das Zu- und Abschalten der Spannungsversorgung zur Heizungssteuerung.

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Neuerung vom 23.02.11, Parallelschaltung von Ölkessel und Solar Sekundärkreis
 

Am 23.02.2011 haben wir den Anschluss des Ölkessels an den Puffer dahingehend geändert, dass der Ölkessel nun nicht mehr
separat mit einem festen Entnahmepunkt und einem festen Einspeisepunkt auf den Puffer arbeitet, sondern so, dass der Ölkessel, wie die
solare Einspeisung, mehrere Entnahme als auch Einspeisepunkte hat. Das hat zum Vorteil, dass dem Ölkessel die Restwärme nach der Nachladung
des Puffers komplett entzogen werden kann und die Restwärme des Ölkessels temperaturgerecht in den Puffer eingespeist werden kann. Hierdurch wird auch das Temperaturniveau des alten Warmwasserspeichers gesenkt, was zur Folge hat, dass das Temperaturniveau des unteren Bereichs des Pufferspeichers weiter gesenkt werden kann. Dies bringt Vorteile bei der solaren Beladung.

 

VORHER	NACHHER

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Der Warmwasserspeicher UVR1611(1)

Nachdem die Nachspeisung über den Ölbrenner beendet ist, sind im Kessel noch einige Liter Wasser mit einem höheren Temperaturniveau als im Warm- Wasserspeicher. Um diese Energie auch noch nutzen zu können, wird nach dem Beladen des Pufferspeichers die Umwälzpumpe A7 über den Ausgang A7 eingeschaltet. Solange die Kesseltemperatur, überwacht durch den Sensor S7, größer ist, als die Temperatur im Warmwasserspeicher, überwacht durch den Sensor S6, wird der Warmwasserspeicher mit der Restenergie aus dem Ölkessel beladen. Dies hat den Vorteil, dass die Frischwasserstation mit vorgewärmtem Wasser versorgt wird und somit dem Pufferspeicher weniger Energie bei der Warmwasserbereitung entzogen wird.
Es sei hier jedoch hervorgehoben, dass die Gefahr der Legionellenbildung im Warmwasserspeicher besteht, wenn dieser in einem Temperaturbereich annähernd >30°C und <60°C betrieben wird. In unterschiedlichen publizierten wissenschaftlich Studien werden auch andere Werte genannt. Bitte betrachten Sie die Angaben des Temperaturbereichs als grobe Richtung. In jedem Fall sollten Sie weitere Informationen zum Thema Legionellenbildung einholen.

Neuerung vom 20.11.09 Schwerkraftbremse Ladepumpe Brauchwasserspeicher

Während dem Betrieb der Anlage haben wir festgestellt, dass das Temperaturniveau des Brauchwasserspeichers stets dem des Ölkessels folgte und zum Teil weit über 30°C lag. Aufgrund der fehlenden Schwerkraftbremse bzw. Rückschlagventils strömte kontinuierlich das wärmere Wasser aus dem Kessel in den Brauchwasserspeicher, obwohl steuerungstechnisch nur eine maximale Temperatur von 30°C im Brauchwasserspeicher zugelassen wurde. Der Einbau der Schwerkraftbremse hat hier Abhilfe geschaffen.
Die Begrenzung der maximalen Temperatur von 30°C beruht auf der Gefahr der Legionellenbildung. Es sei an dieser Stelle nochmals erwähnt das es zwingend notwendig ist,  weitere Informationen zum Thema Legionellenbildung einzuholen.

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Schlussbemerkung zu den beschriebenen Funktionen

Wir möchten hier nicht den Eindruck erwecken, dass diese Art der Steuerung von uns entwickelt wurde. Die ein oder andere Lösung haben wir uns schon selbst überlegt, was nicht heißen soll, dass Andere nicht schon vor uns auf eine solche oder ähnliche Lösung gekommen sind. Ein Großteil der oben beschriebenen Funktionen basiert auf den Anregungen der Mitglieder des Forums HaustechnikDialog. Die Anregungen haben wir eigenverantwortlich in unsere Anlage einfließen lassen. Sollten Sie die ein oder andere Lösung übernehmen, so geschieht dies ebenfalls in Eigenverantwortung. Wir wollen hier lediglich die Funktion unserer Solaranlage möglichst detailliert, aber noch verständlich, beschreiben. Wir hoffen das uns dies gelungen ist.

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In Foren häufig verwendete Kürzel

Da es uns Anfangs etwas schwer viel, den Beiträge in den Foren zu folgen, da wir die dort verwendeten Kürzel nicht kannten, hier eine kleine Auflistung der meist verwendeten Kürzel:

Planung Wärmepumpe

Wie viele andere auch, haben wir uns entschlossen eine PV-Anlage zu installieren. Die PV-Anlage ist so dimensioniert, dass wir auch
eine Wärmepumpe an der PV-Anlage betreiben können. Die PV-Anlage wollen wir später beschreiben. Hier soll es derzeit (19.10.2022) darum gehen die Wärmepumpe sinnvoll in unsere bestehende Solarthermieanlage einzubinden.

Solaranlage mit Wärmepumpe von Jenni Energietechnik AG aus August, 2009, Homepage und Neuerungen Jenni Energietechnik AG

 Unsere Überlegungen: Hydraulikschema mit Wärmepumpe

Hier findet Ihr den Entwicklungsverlauf, Hinweise, Tipps, Meinungen usw. im Forum HaustechnikDialog

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