Kompakte Info zu Gesamtanlage

Steuerung UVR 1611

 

13 kW Klöckner Niedertemperaturkessel Bj. 1989

Speicherladepumpe 25/40

Rücklaufanhebung über 3-Wege-Mischer

 

2 1000 Liter Speicher parallel angeschlossen

2 Heizkreise  mit Fußbodenheizung und Radiatorheizung

2 ECO 25/40, 2 BIV-Mischer ,Luftabscheider

 

Solar:

8 parallel verschaltete Flachkollektoren mit insgesamt 20 m² Bruttofläche

18,56 m² Aperturfläche

Kollektordurchfluss > 60 l/m²/Stunde

Neigung 45°, Ausrichtung 170 Grad Süd

Externer Wärmetauscher reflex 60/24

2 UPS 25/60 mit PID-Regelung

80 Liter Ausdehnungsgefäß, Luftsammler

28 mm Kupferrohr

Gesamtinhalt 60 Liter Solarflüssigkeit

Ertragserfassung über 2 kalibrierte KTY-Sensoren und einen Volumenstromgeber am Speicherkreislauf

Beladung der Speicher über ein externes Schichtladesystem

 

Frischwasserstation mit UPS 25/80, Wärmetauscher 40/20, Takanova Mischventil, ultraschnellem Temperatursensor und Strömungsschalter

 

 

Funktionsweise und technische Details

Die Funktionsweise der Solaranlage ist recht einfach.  Sobald die Temperatur des Glykolgemischs im Kollektor auf 6Kelvin (entspricht 6°C) über die Temperaur im Speicher unten steigt, startet die Umwälzpumpe. Diese Pumpe fördert das Glykolgemisch durch einen Wärmetauscher im Heizraum.

 

Die elektrische Pumpenleistung beträgt max. 70 Watt, die Förderleistung über 1300 Liter/Stunde, was etwa 22 Liter/Minute entspricht. Die Drehzahlregelung (PID-Regelung) versucht das Glykolgemisch im Kollektor auf 4 Kelvin über der unteren Speichertemperatur zu halten.

 

Eine zweite Pumpe fördert das Wasser aus dem unteren Pufferbereich durch den Wärmetauscher. Dieses Wasser erwärmt sich nun im Wärmetauscher an dem warmen Glykolgemisch, wodurch dieses wieder abkühlt. Das erwärmte Wasser strömt nun zurück in den Speicher. Um Vermischungen im Speicher zu verhindern, wird das Wasser durch ein Schichtladesystem eingelagert. Da warmes Wasser leichter ist als kaltes, werden im Schichtladesystem einfache physikalische Gesetze genutzt, und das erwärmte Wasser fließt automatisch in den Bereich des Speichers der die selbe Temperatur wie das einfließende Wasser hat.

 

Die Förderleistung der 2. Pumpe beträgt wegen der kürzeren Wege bei gleicher elektrischer Leistung 1450 Liter/Stunde.

 

Ein Mengenmesser misst die Wassermenge die durch den Wärmetauscher fließt. Aus der Temperaturdifferent zwischen Wärmetauschereingang und Wärmetauscherausgang und der ermittelten Wassermenge erechnet die Steuerung die Leistung und den Ertrag der Anlage.

 

Eine Frage die sich hier eventuell stellt:

Warum wird ein externer Wärmetauscher verwendet?

 

Die meisten Solaranlagen werden mit Speichern aufgebaut, in denen "Heizschlangen", also innenliegende Wärmetauscher eingebaut sind. Natürlich gehen auch hier wieder die Meinungen zu Vor- und Nachteilen auseinander. Für mich überwiegen die Nachteile der internen Wärmetauscher (WT). Da ist zunächst die Möglichkeit, dass so eine WT undicht wird. Ich habe davon gehört, dass beim Transport der Speicher gelegentlich kleine Risse entstehen können, die dann später, eventuell nach einigen Jahren Betrieb, zu Undichtigkeiten führen. Qualitativ sehr hochwertige Speicher sind auch sehr teuer.

Wichtiger waren für mich aber die physikalischen Vorgänge die durch die unterschiedlichen Systeme zu berücksichtigen sind.

 

Ich möchte die Unterschiede gerne an einem Beispiel vergleichen, das sich auf meine Anlage bezieht, denn nur das war für mich wichtig.

Die Fußbodenheizung benötigt bei etwa 0 Grad Außentemperatur eine Vorlauftemperatur von 33°C. Die Radiatorheizung etwa 45°C. Der Rücklauf der Fußbodenheizung liegt bei etwa 27°C, dieser Rücklauf geht ganz unten in den Speicher. Der Rücklauf der Radiatorheizung geht mit etwa 40°C in die Mitte des Speichers.

Ein interner WT würde etwa von der Mitte oder etwas darunter bis in den unteren Speicherbereich reichen. Das Wasser der Solaranlage, das vom Dach kommt müsste also wärmer sein, als das Wasser im Speicher auf Höhe des WT. Die Temperatur liegt in der Mitte oder knapp darunter bei 35 bis 40°C. Die Solaranlage muss also mindestens 40°C in den Wärmetauscher einbringen. Das Wasser im WT wird dann auf dem Weg durch den Speicher, der unten 27°C warm ist auf etwa 30 Grad abgekühlt, vorausgesetzt es fließt langsam genug hindurch, denn 3 K sind eine sehr geringe Differenz. Die Solaranlage muss also dazu in der Lage sein, 30 Grad warmes Wasser auf mindestens 40 Grad aufzuheizen um Energie in den Speicher bringen zu können.

 

Bei einem externen Wärmetauscher wird das 27 Grad warme Wasser aus dem Speicher entnommen, und kann mit 30 bis 35°C wieder in den Speicher geleitet werden.  Messungen haben ergeben, dass die Temperaturdifferenz zwischen eingeleitetem Pufferwasser am WT-Eingang und dem Glykolgemisch, das wieder zum Kollektor fließt ,auch bei 10 kW Leistung unter einem Kelvin liegt. Das Glykolgemisch das zum Kollektor fließt wird bei 27 Grad Puffertemperatur also auf unter 28°C abgekühlt. Die Solaranlage kann mit dem erternen WT bei gleichen Bedingungen mit einer um 10 Grad Kelvin niedrigeren Temperatur betrieben werden, und das ist im Winter ein großer Vorteil.

 

Dazu kommt noch der Vorteil, dass das Wasser das zum externen WT fließt immer an der kältesten Stelle ganz unten entnommen werden kann. Normale innenliegende WT erreichen diesen "Bodensatz" gar nicht, so dass hier immer ein Restvollumen ungenutzt bleibt. Sensor 14 misst die Temperatur des Wassers das aus dem Speicher entnommen wird. Diese Temperatur liegt oft 10 Kelvin niedriger als die am Speicher unten gemessene, da diese Messung auf etwa 30 cm Höhe erfolgt. Die Kollektoren werden so auch oft mit nur 15 oder 20 Grad kaltem Wasser bedient, was die Effizienz noch weiter steigert.

 

Höhere Temperaturen bedeuten immer einen geringeren Ertrag. Man hört oft das Argument, dass man mit einer lauwarmen Brühe nichts anfangen kann, das ist aber ein großer Denkfehler. Auch wenn die Solaranlage das im Speicher vorhandene Wasser, das in dem Beispiel 27 Grad hat, nur auf 30 Grad aufwärmen kann, so hat man doch einen Energiegewinn, den man nicht hat, wenn man 45 Grad erreichen will, diese aber mangels Solarleistung nicht erreichen kann. Es ist dann immer noch ein Unterschied, ob der Brenner 30 Grad warmes  oder nur 27 Grad warmes Wasser nachheizen muss.

Höhere Temperaturen bedeuten auch immer höhere Verluste an den Kollektoren und Rohrverbindungen. Bei 0 Grad Außentemperatur verliert ein Kollektor, seine Anschlüsse und Rorhverbindungen wesentlich weniger Energie wenn er mit 30 anstatt 40 Grad betrieben wird.

 

Ein weiterer Vorteil des externen WT wird in der Hydraulik der Anlage genutzt. Kaltes Wasser aus der Frischwasserstation (10 bis 15°C) und der Rücklauf der Fußbodenheizung können direkt, ohne den Umweg über den Speicher, durch den WT gepumpt werden. Läuft die Solaranlage wird somit der Rücklauf der FBH und der Rücklauf der FRIWA gleich wieder aufgewärmt bevor das Wasser in den Puffer gelangt. Die niederen Rücklauftemperaturen der FRIWA erhöhen dadurch noch den Wirkungsgrad der Solaranlage.

Beladung der Speicher durch die Solaranlage

 

Dieses Beispiel soll ohne komplizierte Erklärungen zeigen wie die Speicherbeladung durch die Solaranlage abläuft.

 

1. Die Kollektortemperatur (Sensor 8) steigt durch Sonnenenstrahlung über die Temperatur an Sensor 14 (WT-Eingang vom Speicher unten kommend)

2. Pumpe 1 startet und läuft ,so lange die Temp an Sensor 8 höher ist als an Sensor 14. Die Drehzahl steigt, wenn die Temperatur an Sensor 8 höher ist als an Sensor 7 (Speicher unten)

3. Temperatur an Sensor 9 steigt an sobald das warme Glykol den Wärmetauscher erreicht (60 bis 90 Sekunden)

4. Steigt die Temp an Sensor 9 über die Temp an Sensor 14 startet Pumpe 2

5. Die Drehzahl von Pumpe 2 wird über die Temperatur an Sensor 13 geregelt. Die Pumpendrehzahl wird so geregelt, dass die Temp an Sensor 13  2 Kelvin höher ist als an Sensor 7

 

Steigt die Temperatur an Sensor 13 läuft Pumpe 2 schneller, fällt die Temperatur, läuft die Pumpe langsamer.

Steigt die Temperatur an Sensor 8 läuft Pumpe 1 schneller, fällt die Temperatur, läuft die Pumpe langsamer.

 

Das Schichtladesystem lässt das Wasser, das vom Wärmetauscher kommt auf der Höhe in den Speicher strömen die der Temperatur des Speichers entspricht. In der Regel ist dies der untere Speicheranschluss.

 

Kommt das Wasser Beispielsweise mit 40 Grad in das Schichtladesystem, und der Speicher hat oben 60, in der Mitte 40 und unten 30 Grad, so wird das Wasser in der Mitte eingespeist.

 

Die Praxis zeigt, dass die Pumpen und Wärmetauscherleistung so hoch ist, dass das Wasser praktisch immer mit geringen Temperaturunterschieden eingelagert wird, und dadurch der Speicher von unten nach oben beladen wird. Dadurch wird die Solaranlage mit dem maximal möglichen Wirkungsgrad betrieben.

 

Messungen haben gezeigt, dass die Solarflüssigkeit im Wärmetauscher fast auf die Temperatur des einströmenden Wassers aus dem Speicher heruntegekühlt wird. Die Differenzen liegen unter einem Kelvin und war nur mit einem Temperaturabgleich der Sensoren noch messbar.

 

Es hat sich aber auch ein kleiner Nachteil des Schichtladesstems gezeigt: Das Wasser verteilt sich auf 2 Schichten, wenn die Temperatur des einströmenden Wassers zwischen den beiden Schichten liegt. Dann steigt die Temperatur unten an, während die des darüber liegenden Anschlusses fällt.

 

Energetisch hat dies keine negativen Auswirkungen, denn die Energie steigt trotzdem an. Ob es hier über den Winter noch zu nachvollziehbaren Nachteilen kommt muss sich noch zeigen. Meine ersten Beobachtungen haben gezeigt, dass die Temperaturen immer noch ausreichten um die Heizkreise zu bedienen.

 

Im Winter hat sich gezeigt, dass das System hervorragend arbeitet. Die Temperaturen steigen bei Sonnenschein unten an, so dass die FBH und bei lang anhaltendem Sonnenschein auch die Radiatorheizung von der SA versorgt wird.

Das rechte Bild zeigt die Solarstation ohne Isolierung.

Parallel zum Luftsammler habe ich ein 22 mm Rohr eingelötet um die Strömungsverluste an dem innen nur 20 mm dünnen Luftsammler auszugleichen. Die Spül- und Befülleinrichtung wurde nicht wie üblich in Reihe in den Kreislauf eingebaut, da auch hier etwa 20 mm schmale Engstellen vorhanden sind. Die parallele Anordnung zur Pumpe behindert den Durchfluss der Solarflüssigkeit nicht.

Die Kollektoren sind parallel angeschlossen um die maximale Effizienz zu erzielen. Je kälter die Glycolmischung ist, wenn sie in den Kollektor gelangt, desto geringer sind die Wärmeverluste. Bei Reihenschaltung erhöht sich die Temperatur an jedem Kollektor, so dass die Verluste mit jedem in Reihe geschalteten Kollektor steigen.

 

Nachteil der Parallelverschaltung ist die komplizierte Verrohrung und der schwierige Abgleich.

 

Meine Anlage ist auf maximalen Ertag ausgelegt.

Kollektor-Parallel-Verrohrung

Eine der schwierigsten Entscheidungen war die Verrohrung der Kollektoren. Zunächst war geplant die Kollektoren in 4 Gruppen aufzuteilen, also 4 mal 2 in Reihe zu schalten. Die verzwickte Aufteilung auf dem Dach brachte mich fast zur Verzweiflung. Als ich mich näher mit den Anschlüssen der Viessmann-Kollektoren beschäftigte erkannte ich die Lösung. Die Kollektoren haben oben und unten ein durchgehendes 22mm Rohr und sind dadurch automatisch nach Tichelmann parallel verschaltet. Es bot sich also an, alle Kollektoren parallel anzuschließen, denn die beiden Kollektoren der 2. Reihe waren ja Systembedingt schon parallel angeschlossen. Ursprünglich ging ich davon aus, dass für diese nur eine Reihenschaltung in Frage kommt. Im Gegensatz zu der Gruppierung mit 4 mal 2 seriell gekoppelten, war kaum ein zusätzlicher Aufwand notwendig.

 

Die Bilder zeigen, wie die Rohre unter dem Dach verlegt wurden. Die großen weißen Zahlen zeigen die ursprünglich geplante Gruppierung in 4 mal 2 Kollektoren.  

Kessel und Brenner

Die alte Steuerung des Kessels habe ich komplett entfernt. Um keinen unnötigen Strom zu verschwenden, wird die Kesselelektronik komplett vom Netzt getrennt so lange der Brenner nicht angefordert wird. Die UVR (Steuergerät) fordert den Brenner an, wenn die Temperatur im Speicher oben unter 45°C fällt. Wird im Winter für die Radiatorheizung eine höhere Temperatur angefordert, startet der Brenner auch früher.

 

Der Brenner hat eine Mindestlaufzeit von 45 Minuten. Im Winter bei sehr niedrigen Temperaturen läuft er auch mal 3 Stunden komplett durch.

 

Für die Nutzung der Kessel-Restwärme habe ich folgende Lösung gefunden:

(dazu Bild unten links, Temperaturen während der Speicherbeladung)

1. Brennerstart

Da es etwa 3 bis 4 Minuten dauert, bis die Kesseltemperatur nach dem Start des Brenners zu steigen beginnt, habe ich auch den Start der Pumpe um 4 Minuten verzögert. Da der Kessel auch nach 2 bis 3 Stunden Standzeit noch über 40 Grad hat, und deshalb der Mischer nach dem Start sofort öffnet, verhindere ich damit, dass die Pumpe das lauwarme Wasser durch den sich öffnenden Mischer in den Speicher pumpt. Durch die Verzögerung des Pumpenstarts habe ich erreicht, dass kein Wasser mit Temperaturen unter 50 Grad in den Speicher gepumpt wird, und sich die Temperatur nach dem Pumpenstart zügig auf über 50 Grad einpendelt.


2. Puffer beladen, Brenner geht aus

Die Pumpe läuft 20 Minuten länger als der Brenner. Die Temperatur am Rücklauf wird auch nach dem Abschalten des Brenners über die UVR geregelt, bis die Pumpe abschaltet. 

 

Alte Regelung: Da der Mischer zusätzliche einstellbare Schaltkontakte hat, habe ich die Steuerleitung, die von der UVR kommt, und den Mischer schließt, mit diesem Kontakt unterbrochen. Die UVR kann somit den Mischer nur bis zum eingestellten Abschaltpunkt schließen (ca. 1/3 offen). Nun wird der Kessel mit geringem Durchfluss durchströmt, und kühlt von den bis dahin erreichten 50 bis 55 Grad auf 47 bis 50 Grad ab. Ohne diesen Nachlauf würde die Temperatur auf 65 bis 70 Grad steigen, weil die im rund 100 kg schweren Kesselguss gespeicherte Wärme an das Wasser abgegeben wird. Nachdem die Pumpe abgeschaltet hat schließt der Mischer komplett.

Diese Notlösung habe ich im August 2009 entfernt und durch eine neue Programmierung an der UVR ersetzt.

 

 

Da ich Anfang Februar die Speichertemperaturen weiter reduziert habe, konnte ich auch die Rücklaufanhebung am Kessel weiter reduzieren. Ab dem 04.02.09 habe ich die RL-Temp. Auf 33 Grad eingestellt. Durch die Reduzierung kommt es nun immer öfter vor, dass die Temperatur an der Entnahmestelle höher ist als die Rücklaufanhebung. Dadurch steigt natürlich dann auch die Vorlauftemperatur an. Am 05.02.09 um 21:37 habe ich zufällig diese Situation live erlebt, und ausprobiert, was passiert, wenn man die Pumpe auf Stufe 2 stellt. Die Vorlauftemperatur sinkt sofort auf knapp über 50°C. Da zu diesem Zeitpunkt die Rücklauftemperatur bereits auf 39 Grad angestiegen war, kann man sich ausrechnen, dass bei 34 oder 35 Grad, die Vorlauftemperatur deutlich unter 50 Grad fallen würde. Eine höhere Pumpenleistung würde also dafür sorgen, dass die notwendige Puffertemperatur von rund 50 Grad unter Umständen nicht mehr erreicht wird. Zusätzlich würde eine höhere Fördermenge das Volumen erhöhen. Das Wasser, das sich oberhalb der Entnahmestelle befindet, und noch wärmer ist würde dann noch schneller nach unten gedrückt werden und die Temperatur am Rücklauf würde noch schneller steigen. Somit betrachte ich die höhere Temperatur als das geringere Übel.

Ein zusätzliches Problem könnte entstehen, wenn die Heizung 55 Grad warmes Wasser anfordert. Auf Stufe 2 würde diese Temperatur erst erreicht, wenn der Speicher bis herunter zur Entnahmestelle auf 43 grad angestiegen ist.

 

Ab September 2009 habe ich mit der neuen Programmierung der UVR eine gleitende Rücklaufanhebung realisiert.

 

 

Beispiel vom 05.02.09 mittleres Bild

Ab der roten Linie habe ich die Ladepumpe auf Stufe 2 gestellt. Da der Mischer wegen der zu hohen Rücklauftemperatur ganz geöffnet ist, fließt nun zu viel Wasser durch den Kessel, und die Vorlauftemperatur fällt auf knapp 51°C. Die Vorlauftemperatur müsste jetzt über die Drehzahl der Pumpe geregelt werden. Wie man sieht, fällt die VL-Temp. nach wenigen Minuten unter die Speichertemperatur.

 

Der Mischer öffnet ganz, sobald der Rücklauf über die eingestellten 33 Grad steigt. Kommt aus dem Speicher wärmeres Wasser kann der Mischer nichts mehr regeln.

Würde die Pumpe immer auf Stufe 2 laufen, würde die VL-Temperatur deutlich unter 50 Grad fallen, sobald der Mischer ganz öffnet .

 

Ab der blauen Linie läuft die Pumpe wieder auf Stufe 1.

 

So lange der Mischer die RL-Temp regeln kann, liegt die VL-Temp etwa  18 K über der RL-Temp - unabhängig von der Pumpendrehzahl. Auf Drehzahlstufe 1 bleibt dieses Verhältnis in etwa erhalten wenn der Mischer ganz öffnet. Auf Stufe 2 verringert sich die Differenz auf etwa 12 Kelvin. Bei ganz geöffnetem Mischer und einer RL-Temp von 35 Grad würde die VL-Temp also auf etwa 47 Grad fallen.

 

Zum Bild oben rechts:

Sinkt die Temperatur an Sensor 10 unter 45 °C startet der Brenner. 4 Minuten später, wenn der Kessel etwa 50°C erreicht hat startet die Pumpe. Der Mischer steuert die Wassermengen so, dass an Sensor 11 33°C anliegen. Die gelb eingefärbte Strecke wird als Rücklauf bezeichnet, der Mischer steuert somit die Rücklaufanhebung. Über die blau eingefärbte Leitung holt die Pumpe das Wasser aus dem Speicher und speist es mit 52°C über die rote Leitung (Vorlauf) oben im Speicher wieder ein. Der Brenner läuft mindestens 45 Minuten, oder auch länger bis die von der Steuerung geforderte Temperatur an Sensor 10 erreicht ist.

 

Diese Schaltung wurde im August 09 durch eine neue Regelung ersetzt.

 

Hier nun das Ergebnis der neuen Regelung mit Restwärmenutzung.

Isolierung der Speichertanks und der Solarleitung

Bei den Speichern habe ich mich für preiswerte einfache Speicher ohne irgendwelche Einbauten entschieden.

 

Der Begriff "Schichtspeicher" ist, das sollte jedem klar sein, nur ein von der Industrie erfundener Bergriff um die verschiedenen Speichersysteme an den Mann zu bringen. Jeder Speicher schichtet das Wasser, so lange man es nicht durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten oder falsches einlagern durcheinander bringt.

Entnimmt man einem Wasserspeicher der 30 Grad warmes Wasser enthält unten das Wasser, erwärmt es auf 50 Grad und pumpt es oben in den Speicher, wird dieses 50 Grad warme Wasser auch oben im Speicher bleiben. Auch nach Stunden und Tagen wird dieses 50 Grad warme Wasser immer noch oben im Speicher sein, und das kältere unten. Die Abnahme der Temperatur ist nur von der Wärmeabstarhlung des Speichers abhängig.

 

Umgekehrt funtioniert das genau so. Entnimmt man diesem Speicher nun das 50 Grad warme Wasser oben, kühlt es auf 10 Grad ab, und pumpt es unten wieder in den Speicher, dann kann man unten im Speicher 10 Grad, in der Mitte 30 Grad, und oben so lange 50 Grad messen, bis der Vorrat an 50 Grad warmem Wasser aufgbraucht ist.

 

Im Speicher werden dabei nur die Schichten verschoben, aber nichts vermischt.

 

Schichtleitbleche und ähnliche Einrichtungen werden nicht benötigt, wenn man eine ordentliche Hydraulik verwendet. Ein Schichtladesystem kann im oder außerhalb des Speichers montiert werden. Das Prinzip dabei ist immer das selbe, warmes Wasser steigt nach oben, kaltes sinkt nach unten.

 

Probleme mit der "Schichtung" hat man eigentlich nur, wenn man interne Wärmetauscher verwendet, und diese dann mit den falschen Temperaturen bedient.

Die Speicher sind, wie die Skizze oben zeigt parallel angeschlossen. Das heißt, dass in beiden Speichern die gleiche Temperatur herrscht. Kleine Unterschiede, die sich durch die hydraulische Anbindung ergeben gleichen sich durch die vielen Verbindungen schnell wieder aus.

 

Es gibt Verfechter der Reihenschaltung und solche die die Parallelschaltung als bessere Lösung bezeichnen. Wer da nun recht hat sei mal dahingestellt, mir gefällt die denkbar einfache Lösung der Parallelverschaltung. Für die Beladung der Speicher sind keine Ventile nötig, die Isolierung ist kompakter weil die Speicher dicht nebeneinander in einem Gehäuse untergebracht sind, was die Abstrahlfläche reduziert, und die Strömungsgeschwindigkeiten sind in den einzelnen Speichern nur halb so groß.

In den Tabellen auf der Seite "Solarerträge" wird der Energievorrat im Speicher angegeben. Dieser Vorrat berechnet sich aus den Temperaturen und Wassermengen. Da die Mindesttemperatur im Speicher oben bei 45°C und unten etwa bei 25°C liegt, lässt sich recht einfach berechnen, wieviel Energie man bei höheren Temperaturen im Speicher zur Verfügung hat.

obere Speichertemperatur minus Mindesttemperatur (45°C) mal 500 Liter mal 1,2 Watt je Liter

plus

mittlere Speichertemperatur minus Mindesttemperatur (30°C) mal 500 Liter mal 1,2 Watt je Liter

plus

untere Speichertemperatur minus Mindesttemperatur (20°C) mal 500 Liter mal 1,2 Watt je Liter

plus

Mittelwert aus mittlerer und unterer Speichertemperatur minus Mindesttemperatur (25°C) mal 500 Liter mal 1,2 Watt je Liter

Um einen Liter Wasser um ein Grad Kelvin (Man spricht nur bei absoluten Temperaturen von Grad Celsius, Temperaturveränderungen werden in Kelvin angegeben) zu erhöhen benötigt man etwa 1,2 Wattstunden. Mit 1,2 kWh (Kilowattstunden) kann man also 1000 Liter Wasser um 1 Kelvin erwärmen. Hat man also 1000 Liter Wasser um 10 K erwärmt, hat man 12 kWh Wärmeenergie gespeichert. Ein Öl oder Gasbrenner mit einer Leistung von 12 kW kann also in einer Stunde 1000 Liter Wasser um 10 K erwärmen. Mit einem Liter Öl oder einem Kubikmeter Gas kann man etwa 10 kWh Wärme erzeugen.

 

Die Sonne liefert bei uns etwa 1000 Watt/m² wenn sie vom blauen Himmel scheint. Eine thermische Solaranlage mit 80% Wirkungsgrad kann somit pro m² 800 Watt Wärmeleistung erzeugen. 10 m² Solarfläche leisten also bei guter Sonneneinstahlung etwa 8 kW, und an einem sonnigen Tag können diese 10 m² 30 bis 40 kWh Wärme in einen Speicher einbringen.

Heizung und FRIWA

Linkes Bild - Radiatorkreis

Der BIV-Mischer mischt für den Vorlauf zum Radiator zunächst warmes Wasser aus dem Anschluss des Speichers im oberen Drittel zu. Reicht die Temperatur nicht aus, wird aus dem oberen Speicherbereich zugemischt. Es werden so lange die niedrigsten Temperaturen genutzt, bis der Vorrat erschöpft ist.

 

Mittleres Bild - Fußbodenheizung

Der BIV-Mischer mischt für den Vorlauf zur Fußbodenheizung zunächst warmes Wasser aus dem Anschluss des Speichers im oberen Drittel zu. Reicht die Temperatur nicht aus, wird aus dem oberen Speicherbereich zugemischt. Es werden so lange die niedrigsten Temperaturen genutzt, bis der Vorrat erschöpft ist.

 

Da die Rücklauftemperaturen der Radiatorheizung höher sind als die Vorlauftemperaturen der Fußbodenheizung, und dieser Rücklauf in der Speichermitte erfolgt, wird die Fußbodenheizung fast immer aus dem Anschluss im oberen Drittel versorgt.

 

Rechtes Bild - Frischwasserstation

Das Mischventil regelt die Temperatur des Wassers das vom Speicher zum Wärmetauscher fließt. Dadurch wird ein Verkalken des WT vermindert und gleichzeitig dient die reduzierte Temperatur als Verbrühschutz. Da das Mischventil bei Speichertemperaturen über 60°C die Verbindung zwischen Vorlauf (rot) und Rücklauf (schwarz) öffnet, verhindert ein Rückschlagventil den Durchfluss Richtung Solarwärmetauscher. Die Pumpe des Solarwärmetauschers könnte sonst ungehindert warmes Wasser aus dem oberen Speicherbereich ziehen.

Die Funktion der Frischwasserstation:

Wird der Wasserhahn geöffnet gibt der Strömungsschalter ein Signal an die Steuerung. Die Steuerung regelt die Drehzahl der Pumpe so, dass die Temperatur am Sensor 43°C beträgt.

 

 

 

Speicher & Anschlüsse

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