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So funktioniert ein Solarthermie-Kreislauf

Welche Komponenten stellen den Betrieb im Solarkreislauf sicher?

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Sicherheitskomponenten im Solarthermie-Kreislauf

Im Solarthermie-Kreislauf transportiert die Solarflüssigkeit die gewonnene Solarwärme vom Kollektor zum Solarthermie-Speicher und fließt danach mit niedrigerer Temperatur zurück zum Solarthermie-Kollektor. Hierzu ist der Solarkreislauf mit Armaturen ausgestattet, wie sie auch in einer konventionellen Warmwasserheizung benötigt werden: Thermometer, Schwerkraftbremse, Entlüftungsventil, Sicherheitsventil, Auffangbehälter, Manometer und Membranausdehnungsgefäß, Füll- und Entleerhähne, Absperrschieber, Durchflussmesser und Rückflussverhinderer. Mit diesen Sicherheitskomponenten lässt sich der Solarthermie-Kreislauf einstellen und sicher in allen Betriebszuständen steuern.

Mit den Solarkollektoren auf dem Dach werden die Sonnenstrahlen in Wärme umgewandelt und erhitzen die Flüssigkeit des Solarkreislaufs zwischen Kollektoren auf dem Dach und Solarspeicher im Keller. Dort wird die Wärme mittels eines Tauschers auf das Wasser im Speicher übertragen – um entweder Trinkwasser zu liefern oder Heizungswasser zur Unterstützung des Heizkreislaufs oder natürlich auch beides. (Grafik: Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie e.V. (BDH), Köln)
Mit den Solarkollektoren auf dem Dach werden die Sonnenstrahlen in Wärme umgewandelt und erhitzen die Flüssigkeit des Solarkreislaufs zwischen Kollektoren auf dem Dach und Solarspeicher im Keller. Dort wird die Wärme mittels eines Tauschers auf das Wasser im Speicher übertragen – um entweder Trinkwasser zu liefern oder Heizungswasser zur Unterstützung des Heizkreislaufs oder natürlich auch beides. (Grafik: Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie e.V. (BDH), Köln)

Thermometer, Schwerkraftbremse und Entlüftungsventil

Um einen sicheren Betrieb des Solarkreislaufs herzustellen, gibt es eine Reihe von Sicherheitskomponenten. So dienen Thermometer im Vor- und Rücklauf zu den Kollektoren sowie im Bereitschaftsteil des Speichers zur visuellen Betriebskontrolle der Solarthermie-Anlage. Wichtig ist auch der Einbau mindestens einer Schwerkraftbremse im Kollektorkreis, da sonst der Speicher über die Solarthermie-Kollektoren z. B. über Nacht, sobald die Solaranlage keine Wärme mehr liefert, auskühlen kann. Damit der Solarthermie-Kreislauf manuell entlüftet werden kann, wird an der höchsten Stelle des Solarkreislauf ein Entlüftungsventil eingebaut. Dies wird nach dem Befüllen des Solarthermie-Kreislauf mit der Wärmeträgerflüssigkeit nötig sowie zum Ablassen von aus der Solarflüssigkeit freigesetzten Gasen.

Druckregelung des Solarkreislauf über das Sicherheitsventil

Das Sicherheitsventil regelt die Druckverhältnisse im Solarthermie-Kreislauf. Die Betriebsdrücke im Solarkreislauf können am Manometer abgelesen werden und sollten erhöht um einen Sicherheitszuschlag über dem statischen Vordruck der Solarthermie-Anlage bei 1,5 bis 3 bar liegen. Das Sicherheitsventil sollte dann auf einen Ansprechdruck von 6 bar eingestellt werden, um den Solarthermie-Kreislauf auch bei hohen Stillstands-Temperaturen sicher betreiben zu können. Wird der voreingestellte Betriebsdruck erreicht, reagiert das Sicherheitsventil des Solarkreislaufs und die austretende Solarflüssigkeit wird über die Ausblasleitung zum Auffangbehälter geleitet. Der Auffangbehälter muss dabei so dimensioniert sein, dass er im Notfall auch die gesamte Solarflüssigkeit aus dem Solarkreislauf aufnehmen kann.

Membranausdehnungsgefäß gleicht Volumenänderungen aus

Da sich je nach Temperatur im Solarkreislauf das Volumen der Solarflüssigkeit verändert, muss zum Ausgleich dieser Volumenänderungen im Solarthermie-Kreislauf ein Membranausdehnungsgefäß integriert werden. Bei Erreichen einer voreingestellten Maximaltemperatur von z. B. 95 °C wird die Solarpumpe abgeschaltet und keine Solarwärme mehr an den Solarthermie-Speicher geliefert. Der Solarkreislauf befindet sich dann im Leerlauf. Da sich in diesem Leerlauf-Betrieb Flachkollektoren aber bis auf 200 °C und Röhrenkollektoren sogar bis zu 280 °C erhitzen können und die Solarflüssigkeit verdampft, nimmt das Membranausdehnungsgefäß diese Volumenänderung auf, ohne dass das Sicherheitsventil angesprochen wird und Solarflüssigkeit aus dem Solarthermie-Kreislauf austritt.

Füll- und Entleerhähne, Durchflussmesser, Absperrschieber und thermostatische Mischer

Über die Füll- und Entleerhähne kann zusätzlich Solarflüssigkeit nachgefüllt oder abgelassen werden. Am Durchflussmesser ist abzulesen, ob die Solarflüssigkeit entsprechend der Anlagenauslegung in der optimalen Geschwindigkeit im Solarkreislauf umgewälzt wird. Um zu vermeiden, dass beim Auswechseln einer defekten Solarpumpe nicht der ganze Solarthermie-Kreislauf entleert werden muss, werden vor und hinter der Solarpumpe Absperrschieber montiert. Zudem wird ein thermostatischer Mischer im Solarthermie-Kreislauf gemäß Heizungsanlagenverordnung notwendig, um Verbrühungen beim Wasserzapfen zu vermeiden. Viele dieser Sicherheitskomponenten werden oftmals zusammen mit dem Solarregler vormontiert und wärmegedämmt zu einer sogenannten Solarstation zusammengefasst.

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Weitere Informationen zu Solarthermie-Komponenten

"So funktioniert ein Solarthermie-Kreislauf" wurde am 22.01.2013 verfasst und am 14.03.2016 das letzte Mal aktualisiert.