Solarthermie. Schichtung in Pufferspeichern mit innenliegendem Solarwärmetauscher

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1 Solarthermie Schichtung in Pufferspeichern mit innenliegendem Solarwärmetauscher Ing.-Büro solar energie information Axel Horn, D Sauerlach

2 Fragen... zu Speichern mit innenliegendem Solarwärmetauscher: Beeinträchtigt ein Solarwärmetauscher die Schichtung im Speicher? Welche Vorteile bieten interne Solarwärmetauscher? Werden Speicher mit internen, d.h. im Speicherraum befindlichen Wärmetauschern zu Recht nach dem Münchner Qualitätsstandard von der Förderung ausgeschlossen? Fachgesprach Bauzentrum München 2

3 Temperaturzonen im Heizwasserspeicher Heizwasserpufferspeicher verfügen grundsätzlich über diese drei Zonen: Trinkwarmwasser-Zone Heizkreis-Zone Speicherzone für Erneuerbare Energien Die Temperaturschichtung ergibt sich aus dem natürlichen Dichteunterschied zwischen Wasser mit hoher und niedriger Temperatur. 70 C 977,8 g/liter 50 C 988,0 g/liter 30 C 995,6 g/liter Fachgesprach Bauzentrum München 3

4 Störung der Temperaturschichtung Die relativ geringe Dichtedifferenz von nur 7,6 Gramm/Liter des Wassers bei 30 und 50 C macht die Schichtung empfindlich gegen Störungen durch: Konvektive Strömungen an heißen Wärmetauscherflächen Kinetische Energie einströmender Massen aus laufenden hydraulischen Kreisen Fachgesprach Bauzentrum München 4

5 Störung der Temperaturschichtung Auch Anlagen, die auf den ersten Blick eine optimale Speicherschichtung erzielen müssten, können diese durch hydraulische oder regelungstechnische Schwächen stören. Fachgesprach Bauzentrum München 5

6 Störung der Temperaturschichtung Solarthermie-Anlagen mit internem Solarwärmetauscher haben eine Problemstelle weniger. Fachgesprach Bauzentrum München 6

7 Messwerte belegen eine ungestörte Schichtung Temperaturverlauf an einem sonnigen Novembertag ( ) 60,0 50,0 40,0 Kollektor Speicher unten Speicher mittig Speicher oben Fernwärme RL Heizkreis VL Solar VL Solar RL Solarpumpe 30,0 20,0 10,0 10 m² Kollektorfläche (26 / Südwest) 11 kwh Solarertrag zu 37 kwh Gesamtverbrauch (WW+Hzg) 0,0 Fachgesprach Bauzentrum München 7

8 Beobachtungen aus der Praxis Der Solarwärmeeintrag über den internen Wärmetauscher hat keinen negativen Einfluss auf die Speicherschichtung. 11 kwh/tag Solarertrag sind rechnerisch Volldeckung des Trinkwarmwasserbedarfs Die Solarwärme fließt überwiegend in den Heizkreis ab WMZ-Bilanz Nov Fachgesprach Bauzentrum München 8

9 Beobachtungen aus der Praxis Rücklauftemperatur und Verbrauch der Heizung bestimmen das Temperaturniveau im Speicher Wenn der Rücklauf der Nachheizung im unteren Drittel des Speichers angeschlossen ist, lässt ein Ladevorgang die Temperatur im Speicher unten nicht ansteigen Die Rücklauftemperatur der Fernwärme (Primärseite!) bleibt unter 45 C Die Solarkreis-Rücklauftemperatur liegt unter der Referenztemperatur Speicher unten, wenn durch Verbrauch die unterste Speicherzone auskühlt (-> Solare Happy Hour beim Heizen) Fachgesprach Bauzentrum München 9

10 Unproblematischer Überschussbetrieb Temperaturverlauf an einem typischen Hochsommertag 140,0 120,0 100,0 10 m² Kollektorfläche (26 / Südwest) Abgeregelte Kollektorkreispumpe ab 13 Uhr 80,0 Kollektor Speicher unten Speicher mittig Speicher oben Fernwärme RL Heizkreis VL Solar VL Solar RL Solarpumpe 60,0 40,0 20,0 0,0 Fachgesprach Bauzentrum München 10

11 Fazit Einkreis-Solaranlagen mit groß dimensioniertem, internem Solarwärmetauscher haben folgende positiven Eigenschaften: Hocheffizienter Betrieb für Kollektor und Backup-Wärmeerzeuger während der Heizperiode Bestmöglicher Schutz der Anlagenkomponenten vor Überhitzung im Hochsommer Der Wärmetauscher dient dem Kollektorkreis, die Nachladung erfolgt selbstverständlich direkt, d. h. mit niedrigsten Rücklauftemperaturen Der grundsätzliche Ausschluss von Speichern mit internem Solarwärmetauscher aus der Förderung hocheffizienter thermischer Schichtspeicher ist nicht gerechtfertigt. Fachgesprach Bauzentrum München 11

12 Vielen Dank für Ihr Interesse! Axel Horn Buchenstr. 38 D Sauerlach