Diese Seite dokumentiert die Weiterentwicklung der Anlage.

Znächst möchte ich hier darlegen, was man meiner Meinung nach an der Hydraulik hätte besser machen können. Im Nachhinein hier nochmals Änderungen vorzunehmen wäre zu aufwändig, und würde mit Sicherheit mehr Kosten verursachen als es Nutzen bringt.

 

Ein Fehler war die Anbindung der Sekundärpumpe des Solarkreises. Der Rücklauf, also die kalte Seite entnimmt das Wasser aus einer Sammelleitung, in die der Rücklauf der FBH und der Rücklauf der FRIWA mündet. Vom Prinzip ist das absolut richtig, aber in der Praxis ergeben sich daraus Probleme. Durch den Unterdruck den die Sekundärpumpe der Solaranlage erzeugt, wird Wasser durch die Frischwasserstation gezogen, was zur Folge hat, dass der Wärmetauscher der FRIWA ständig heiß ist. Ob und wieviel Wasser durch die FBH gezogen wird, lässt sich ohne genaue Messungen nicht feststellen. Ich nehme aber an, dass hier ein stetiger Kreislauf durch die FBH stattfindet. Es wäre also besser gewesen, den Rücklauf zur Solarstation direkt aus dem Speicher zu entnehmen, um das System hydraulisch zu entkoppeln.

 

Ein weiterer kleiner Fehler ist die Anbindung an das Schichtladesystem. Oben am Eingang zum Schichtladesystem hätte ich einen Syphon montieren sollen. Das heiße Wasser steigt nach oben, so dass das Rohr bis zum Wärmetauscher der Solaranlage heiß wird.

 

Auch die Anbindung des Kessels ist nicht optimal. Die Rücklaufanhebung des Kessels muss etwa 18 Grad niedriger eingestellt werden als der Vorlauf. Wenn der Kessel also 50 Grad warmes Wasser bereitstellen soll, muss die Rücklaufanhebung auf 32 Grad geregelt werden. Glücklicherweise habe ich den Kessselrücklauf schon etwas weiter unten am Puffer angeschlossen als vom Planer vorgesehen, trotzdem kommt es leider öfter vor, dass das Wasser im Puffer wärmer ist als die vorgesehene Regeltemperatur der Rücklaufanhebung. Wenn aus dem Puffer wärmeres Wasser kommt, macht der Mischer der Rücklaufanhebung ganz auf. Sobald nun diese Regelung wegfällt, wird die Vorlauftemperatur vom Volumenstrom der Pumpe bestimmt. Läuft die Pumpe auf Stufe 1, bleibt die Differenz RL-VL in etwa erhalten, so dass bei 35°C Puffertemperatur am Rücklauf, die Vorlauftemperatur bei etwa 53°C liegt. Stellt man die Pumpe auf Stufe 2, fällt die Differenz auf etwa 12 Kelvin, so dass in dem genannten Beispiel die VL auf 47°C absinken wird. Bei einem Austausch der Pumpe würden sich die Verhältnisse dann natürlich ändern. Das wäre dann eventuell ein Problem, das zunächst für Verwirrung sorgen würde.

Es wäre also besser gewesen, den Rücklauf des Kessels ganz unten am Puffer anzuschließen. Wenn die Solaranlage den Puffer auf Höhe des Kesselrücklaufs auf 40 Grad erwärmt, und der Kessel dieses Wasser dann auf 50°C anheben soll, ist dies mit der aktuellen Hydraulik nicht möglich. Ich werde versuchen dieses Problem eventuell durch eine PID-Regelung der Ladepumpe zu entschärfen. Es ist allerdings sehr ungewöhnlich, eine Mischerregelung mit einer PID-Regelung zu kombinieren. Für diese Lösung fehlt auch ein Fühler am Vorlauf, für den bei der UVR kein Eingang mehr frei ist.

 

Ab Juli 2009 habe ich mich mit der Programmierung der UVR näher befasst. Nach einem Lehrgang bei Herrn Schreistetter habe ich die Sicherheit erlangt, die Programmierung der UVR selbst in die Hand nehmen zu können.

 

Mit folgenden Verbesserungen wurde die Anlage erweitert:

 

1. Eine regelbare Rücklaufanhebung

2. Eine geregelte Restwärmenutzung des Kessels

3. Eine Sommerschaltung für die Solaranlage, die bei vollen Puffern den Ertrag mindert

4. Ein besseres Startverhalten der Solaranage

 4a Eine Verbesserung der Ladestrategie

5. Einen Betriesstundenzähler für den Brenner

6. Die Kaminfegerschaltung öffnet auch den Mischer, so dass Erstens der Kessel nicht überhitzen kann, wenn der Kaminfeger zu lange braucht, und Zweitens die Notschaltung automatisch die richtige Temperatur in den Speicher bringt.

7. Eine Notschaltung, die den Betrieb der Anlage auch ohne UVR möglich macht.

Zu Punkt 1

 

Die Steuerung ist seit Anfang August umprogrammiert. Die Heizperiode 2009/2010 hat gezeigt, dass die Regelung sehr gute Ergebnisse liefert.

Im März 2010 habe ich die Einschaltschwelle des Ölers für die WW-Bereitstellung auf 40°C reduziert. Dies hatte zur Folge, dass der Brenner nun nicht mehr in der Mittagszeit startet, wenn die SA so um die 40 bis 45 Grad liefert. Erst wenn der Puffer auch gegen Abend immer noch unter 45°C liegt wird nachgeheizt. Braucht die Radiatorheizung mehr als 40°C wird der Öler trotzdem aktiv, dann reicht die Leistung der SA ohnehin nicht mehr aus.

 

Durch die regelbare RL-Anhebung wird jetzt sehr genau die notwendige VL-Temp erreicht. Der Puffer muss nicht mehr wie bisher auf über 50°C angehoben werden weil die Heizung das eventuell mal braucht, jetzt ist die Temperatur bedarfsgerecht. Und damit war auch die niedrige Einschaltschwelle von 40°C für WW möglich.

zu Punkt 2

 

Die gegelbare Restwärmenutzung läuft jetzt auch. Sobald der Brenner anschaltet, wird die Rücklaufanhebung auf 48°C geregelt. Die Ladepumpe läuft 15 Minuten nach, und in dieser zeit fällt die Kesseltemperatur auf 45 bis 48°C. Im Gegensatz zur alten Regelung, fällt nun die Kesseltemperatur schneller weil der Mischer langsamer schließt als vorher.

Mit dieser Regelung bin ich nun sehr zufrieden

Zu Punkt 3

 

Die Sommerschaltung läuft, und bringt eine deutliche Ertragsminderung. Ab 78°C Puffertemperatur unten schaltet die PID-Regelung auf Absolutwertregelung um. Das Kollektorfeld wird dann auf 90°C geregelt, wordurch der Ertrag deutlich sinkt. Versuche mit 95°C brachten ständig zu hohe Temperaturen und führten zu einer verfrühten Abschaltung.

Bei starker Sonneneinstrahlung läuft die Kollektorpumpe auf voller Leistung während die Sekundärpumpe meistens mit niedriger Drehzahl läuft, und alle 10 bis 15 Minuten schneller wird um die steigenden Temperaturen wieder zu begrenzen. So pendelt die Anlage dann ständig zwischen 90 und 100°C.

Zusätzlich wird bei 97°C im Puffen oben eine Kühlfunktion aktiviert. Die Umwälzpumpe des Kessels wird gestartet, wodurch das kühle Wasser aus dem Kessel in den Puffer gepumpt wird. Dies bringt zwar nur einen kleinen kühlenden Effekt, verhindert aber, dass der Puffer oben auf die Abschalttemperatur von 98°C steigt, bevor der ganze Puffer durchgeladen ist. Die Pumpe des Kessels mischt den Speicher durch und verhindert damit einen übermäßigen Anstieg im oberen Pufferbereich. Dies stellt sicher, dass die Solarregelung erst dann abschaltet, wenn wirklich kein Platz mehr für einen Ertrag vorhanden ist.

 

Die neue Regelung vermindert den Solarartrag deutlich. Die Kollektoren werden anstatt mit 80°C mit 90 bis 100°C gefahren. Das ist eigentlich kein großer Unterschied, das Ergebnis ist aber nicht zu verachten.

Zu Punkt 4

 

Die neuen Einstellungen sorgen nun dafür, dass auch der erste Pumpenstart warmes Wasser in die Speicher befördert. Bisher gingen wegen der zu langsamen Reaktionen der Sekundärpumpe die ersten 2 bis 3 Wärmewellen verloren. Jetzt werden auch die ersten 20 Liter warmes Wasser, die die Kollektoren liefern, genutzt. Das bringt laut Wärmemengenzähler einen Ertrag von 100 bis 500 Wattstunden bei jedem Start der Anlage. Da die Anlage bei schönem Wetter morgens etwa 3 mal startet bis sie für den Dauerbetrieb genügend Wärme liefert, und bei wechselhaftem Wetter auch 10 mal am Tag starten kann, sollte das auf's Jahr gesehen auch den einen oder anderen Liter Öl einsparen.

 

4a Verbesserung der Ladestrategie

 

Als Mitte September das Wetter schlechter wurde, und die Puffertemperaturen auf rund 40°C sanken, fiel mir zunächst auf, dass die Solaranlage wegen der noch zu hohen Puffertemperaturen kaum Leistung an den Puffer abgeben konnte. Die Solaranlage kletterte immer wieder über die Puffertemperatur, lief für 2 bis 3 Minuten, und kühlte dann wieder so stark ab, dass sie abschalten musste.

 

Da aber die Fußbodenheizung und gelegentlich auch die FRIWA liefen, förderten diese 25°C kühles und kurzzeitig die FRIWA auch noch kälteres Wasser in den Puffer.

Ich habe nun überlegt, warum man nun warten soll, bis der Puffer so kalt ist, dass die Solaranlage bei dem bescheidenen Wetter Leistung abgeben kann. Sie muss jetzt rund 50°C liefern um den Puffer erwärmen zu können, obwohl eigentlich auch kälteres Wasser zur Verfügung stehen würde.

Mit der bisher verwendeten Programmierung war es aber nur möglich, die Solaranlage über die Puffertemperatur zu steuern.

 

Meine UVR hat zur Leistungsmessung der Solaranlage aber einen Sensor (S14) der die Rücklauftemperatur vom Puffer zum Wärmetauscher misst. Die Sekundärpumpe des Pufferkreislaufs entnimmt nicht nur Wasser aus dem Puffer unten, sondern sie zieht gleichzeitig auch den Rücklauf der FBH und der Friwa durch den Wärmetauscher. Es besteht also die Möglichkeit, dieses kalte Wasser unabhängig von der Puffertemperatur aufzuwärmen, und somit die Abkühlung des Puffers zu verzögern, und gleichzeitig die Solaranlage noch effektiver zu nutzen.

 

So kam mir also am 16.09.09 die Idee die Programmierung der UVR abzuändern.

 

Ab sofort wird der Start der Solaranlage nicht mehr über die Temperatur des Puffers, sondern über die Temperatur des Rücklaufs zum WT geregelt. Sobald die Kollektoren 6 Kelvin wärmer werden als Sensor 14 startet die Primärpumpe mit ihrer Mindestdrehzahl. Die Sekundärpumpe startet und läuft auch auf Mindstdrehzahl, sobald am Wärmetauschereingang (S9) die Temperatur 3 Kelvin höher ist als an Sensor 14.

 

Die PID-Regelung wird aber, wie bisher auch, über die Puffertemperatur gesteuert. Sobald also die Kollektoren wärmer werden als der Puffer wird die Drehzahl erhöht, so dass dann auch der Puffer aufgeheizt werden kann. Für die Sekundärpumpe gilt das Gleiche, auch sie erhöht die Drehzahl, wenn sie wärmeres Wasser liefern kann.

 

Die neue Ladestrategie soll also auch bei höheren Puffertemperaturen das Abkühlen des Puffers verzögern, indem die Rücklauftemperaturen der FBH und FRIWA angehoben werden. So kann auch bei höheren Puffertemperaturen eine geringe Einstrahlung genutzt werden, und man muss nicht tatenlos zusehen, wie kaltes Wasser aus der FBH und der FRIWA den Puffer abkühlen bis dieser ein Niveau ereicht hat, das eine Solar Erwärmung möglich macht..

 

Bringt die Solaranlage genügend Leistung wird, wie bisher auch, die Puffertemperatur angehoben.

 

Nach 3 Tagen ist klar, dass sich die Änderung gelohnt hat.

Zu Punkt 6 und 7

 

Da die Rücklaufanhebung und die Restwärmenutzung nun von der UVR richtig geregelt wird, konnte ich die Schaltkontakte des Mischers für die Notsteuerung verwenden.

 

Der Kaminfegerschalter schaltet jetzt nicht nur den Brenner und die Umwälzpumpe ein, er öffnet auch den Mischer der Rücklaufanhebung so weit, dass der Kessel 50 bis 60 Grad warmes Wasser liefert. Mit dieser Einstellung kann der Brenner mehrere Stunden lang eingeschaltet bleiben und den Puffer auf 50 bis 60°C halten.

 

Für die Notsteuerung kann jede Pumpe unabhängig von der UVR eingeschaltet werden, und die Mischer können von Hand eingestellt werden. Die Temperatur der FBH kann am FBH-Verteiler abgelesen werden, und die Temperatur der Radiatoren kann über die immer noch vorhandenen Thermostatventile geregelt werden.

 

Da für die Solaranlage keine Ventile angesteuert werden müssen, kann man auch die Solaranlage bei gutem Wetter mit niedrigen Pumpendrehzahlen laufen lassen. So kann man auch noch einen Solaretrag ernten, wenn die UVR ausgefallen ist.

 

Auch die FRIWA kann von Hand eingeschaltet werden.Das Mischventil begrenzt die Temperatur auf 55°C, und wenn die Pumpe auf Stufe 1 gestellt wird, kann man diese auch mal eine halbe Stunde durchlaufen lassen um unter die Dusche zu gehen.

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