| Anlagenkonzepte für Solarthermie |
Bezüglich des Antriebs und des Volumenstroms des Wärmeträgermediums (Solarflüssigkeit) im Solarkreis unterscheidet man folgende Anlagensysteme:
Schwerkraftsysteme benötigen für ihren Betrieb weder eine Pumpe noch eine Regelung und sind daher besonders preisgünstig. Solche Systeme funktionieren jedoch nur, wenn die Rohrleitungen zwischen Kollektor und Warmwasserspeicher mit mindestens 2 % Steigung verlegt werden können, der Speicher sich also oberhalb des Kollektors befindet.
Da sich die Solarflüssigkeit bei der Erwärmung im Kollektor ausdehnt und ihr spezifisches Gewicht gegenüber der kälteren Flüssigkeit in der Rücklaufleitung verringert, entsteht ein Auftriebsdruck, durch den die warme Flüssigkeit in den Speicher aufsteigt. Dort gibt sie ihre Wärme an das Speicherwasser ab, ihr spezifisches Gewicht vergrößert sich wieder und sie sinkt in die Rücklaufleitung ab. Der Kreislauf funktioniert nur solange die Kollektortemperatur über der Speichertemperatur liegt.

Besonders im Mittelmeerraum sind kompakte Schwerkraftsysteme mit außen liegenden kleinen Wasserspeichern häufig zu sehen. In Mitteleuropa wird dieses Anlagenkonzept eher selten angewandt, da die Anordnung eines größeren Speichers über den Kollektoren oftmals nicht möglich ist und der Heizkessel, welcher auch die Nachheizung des Solarspeichers übernimmt, sich gewöhnlich im Keller befindet. Bei Einfamilienhäusern, in denen der Heizraum im Dachboden untergebracht werden soll, kann aber über den Einsatz eines solchen
Schwerkraftsystems nachgedacht werden. Wenn die Kollektoren nah am unteren Dachende angebracht werden können, wird die erforderliche Steigung der Rohre eventuell erreicht.
In den meisten Fällen wird auf Anlagenkonzepte zurückgegriffen, in denen eine Umwälzpumpe und eine Regelung den Transport der Solarflüssigkeit übernehmen. Man unterscheidet hier nach der Strömungsgeschwindigkeit folgende Systeme:
High-Flow-Anlagen arbeiten mit einem Volumenstrom von 30 - 70 l/m²*h
(bezogen auf 1m² Kollektorfläche).
Diese Systeme werden am häufigsten angewendet. Die Solarflüssigkeit durchströmt den Kollektor sehr schnell und wird dabei wenig erhitzt (10-15°C).
Vorteil: Kollektor wird gekühlt, arbeitet häufig auf niedrigen Temperaturniveau, dadurch höherer Kollektorwirkungsgrad
Nachteil: Solarflüssigkeit muss häufig umgewälzt werden, um höhere Temperaturen zu erzielen. Der Speicher erwärmt sich nur langsam.
Low-Flow-Anlagen haben einen Durchfluss von 8-15 l/m²*h.
Durch die geringen Durchflussmengen heizt sich die Solarflüssigkeit schon bei einen einzigen
Kollektordurchlauf bis zu 50°C auf.
Vorteil: Der obere Teil des Speichers kann dadurch auch bei kurzen Sonnenabschnitten sehr schnell aufgeheizt werden. Es können kleinere Rohrquerschnitte eingesetzt werden.
Nachteil: Um das hohe Temperaturniveau nutzen zu können, müssen wesentlich teuere Schichtenspeicher eingesetzt werden.
Der Volumenstrom wird in Abhängigkeit von der Solarstrahlung geregelt und optimiert.
Dieses Prinzip wird bei moderneren Anlagen immer häufiger angewendet und kann auch für einfache Solaranlagen eingesetzt werden.
Vorteil: Bei geringer Einstrahlung wird ein Takten der Solarkreispumpe verhindert.
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