Thermische Solaranlagen - Neuheiten

Neues vom deutschen Solarspeichermarkt (Quelle: IKZ HAUSTECHNIK 5/2008)

Kompaktheit und technische Detailverbesserungen

Kompakte Bauweise im Trend

Zur Vereinfachung der Montage haben viele Hersteller die Solarstation und die Regelung direkt am Speicher platziert und z. T. auch in einer durchgängigen Verkleidung angebracht (z. B. Vitocell 100 U).

Der Trend zu kompakten Einheiten ist auch beim Kombispeicher festzustellen.

Neue, platzsparende Modelle mit integrierter Pumpenbaugruppe gibt es z. B. bei Pro Solar, Schüco, De Dietrich Remeha.

Beim Oecosun von Oertli ist auch das Ausdehnungsgefäß für den Solarkreis im Vorbau enthalten.

Optimierung im Detail

Zusätzlich zur Kompaktheit gibt es die verschiedensten technischen Verbesserungen und Optimierung im Detail:

Für den Lowflow-Betrieb* ausgelegte Speicher (Coax) haben den Vorteil, dass auch bei geringer Sonnenstrahlung die nötige Temperatur für das Brauchwasser erzeugt werden kann (Wärmeverluste sind dabei etwas höher als beim Hihgflow mit 40 bis 60 l/h m²).

*) Frostschutzlösung fließt langsam mit 10 bis 20 l/h m² durch Kollektorkreis.

Consolar hat beim Coax die Wärmetauscherfläche durch eine besonders enge Wicklung vergrößert und nahe der Behälterwand angeordnet.

Somit entsteht zwischen Rohrwendel und Außenwand ein Kamineffekt und somit eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des erwärmten Speicherwassers. Dadurch soll sich eine gute Schichtung im Speicher ausbilden.

Lösung mit zwei übereinander angeordneten Solarwärmetauschern (z. B. Perfektsun und Powersun von Oertli ). Damit kann die Sonnenwärme ja nach Einstrahlung eingeschichtet werden.

Die Drainback-Solaranlage Secusol von Wagner schützt in Stagnationsphasen die Solaranlage vor den hohen thermischen Belastungen durch die heißen Kollektoren.

Wenn die Anlage still steht, fließt das Fluid aus dem Kollektorkreis komplett in den extra dafür dimensionierten Wärmetauscher im Speicher.

Integrierter Wärmeerzeuger und Vielfalt bei Kombianlagen

Integrierter Wärmeerzeuger

Eine weitere Möglichkeit bieten Geräte, die neben Speicher und Solarstation, auch einen Wärmeerzeuger enthalten (z. B. Solvis, Vaillant, Viessmann, De Dietrich Remeha, Junkers).

Der Wärmeerzeuger ist in d. R. ein Gasbrennwertgerät, es gibt aber auch Kombinationen mit Ölbrennwertgerät oder Wärmepumpe.

Z. T. eignen sich die Anlagen je nach Speichergröße  und Art (Kombi- oder Pufferspeicher auch zur solaren Heizungsunterstützung

Neu ist auch das Aquasystem (Solarkreis mit Wasser befüllt) mit integriertem Gasbrennwertkessel von Paradigma für die solare Trinkwassererwärmung.

Vielfalt bei Kombianlagen (Heizungsunterstützung)

Kombispeicher enthalten sowohl Trinkwasser als auch Heizungswasser.

Das Trinkwarmwasser wird entweder in einem innenliegenden zweiten Tank gespeichert (Tank-in-Tank) oder in einem innenliegenden Wärmetauscher (z. B. Edelstahl-Wellrohr-WT) bereitet.

Bei der Lösung mit Pufferspeicher wird das Trinkwasser über eine externe Frischwasserstation mit Plattenwärmetauscher erwärmt oder es wird ein Trinkwasserspeicher eingebunden (Zwei-Speicher-Lösung).

Ein neuer Speicher (Wikosol Twin) mit einem koaxial aufgebauten Wärmetauscher kommt von Wikora.

Der koaxiale Aufbau soll einen effektiven Wärmeübergang gewährleisten (Vorteile einer Frischwasserstation aber keine Nachteile wie Steuerung und Stromkosten für zusätzliche Pumpe).

Bei den Tank-in-Tank-Systemen bieten nur wenige Hersteller Neuerungen an (z. B. Rehau).

Um die Durchmischung im Trinkwassertank beim Zapfen zu mindern, wird hier ein modifiziertes Kaltwassereinlaufrohr verwendet.

Dadurch wird die Zapfmenge ohne Nachheizung um bis 10% erhöht.

Rehau setzt Trinkwasserblasen nur im oberen Speicherbereich ein (schlanke, tiefgezogene Trinkwasserbehälter sind wegen der Trinkwasserhygiene und den geringen Zapfvolumen ungünstiger).

Frischwassersysteme stark im Trend

Tendenzen

Der relativ kostengünstige Kombispeicher mit Trinkwasserblase (Tank-in-Tank) war lange Zeit das meistverkaufte System (z. B. von Rehau, Vaillant, Stiebel Eltron, Elco), aber mit sinkender Tendenz.

Ab 2007 haben aber die Kombispeicher mit innenliegenden Trinkwasserwärmeübertrager (aus Edelstahl-Wellror oder Kupferrippenrohr) kräftig zugelegt (z. B. bei Consolar, GPO Tec Solartechnik, Tisun, Rapido, Rotex etc.).

Eine steigende Zahl von Herstellern (z. B. Wolf, Sonnenkraft, Brötje etc.) bieten auch Systeme mit Puffer und Frischwasserstation an oder will es ins Sortiment mit übernehmen (Rehau).

Bisher wird das System überwiegend bei größeren Anlagen eingesetzt (Ausnahme Sonnenkraft).

Trinkwasserhygiene und geringe Verkalkung bei Frischwasserstationen

Durch das minimale Volumen des Trinkwassers im Wärmetauscher ist die Legionellengefahr sehr niedrig.

Die Verkalkung ist auch bei hartem Wasser gering. Eine Regelung verhindert, dass die Temperatur in der Station über 65°C steigt. Außerdem kühlt sich das Wasser im inneren des Platten-WT schnell wieder ab.

Evtl. Kalkablagerungen können bei der Wartung durch Ausbau und Reinigung des Platten-WT relativ einfach beseitigt werden.

Verkalkung bei Kombi- und Warmwasserspeichern

Hier kann die Temperatur im Speicher weit über 65°C ansteigen (sofern der Solarregler sie nicht begrenzt).

Von einigen Herstellern wird aber die Verkalkungsgefahr mit verschiedenen Begründungen abgeschwächt:

Bei Buderus/Bosch Thermotechnik (Kombispeicher mit innenliegenden Wellrohr-WT) sorgt die Rohrwand mit ihrem Wellenprofil für starke Verwirbelung beim Wasserdurchfluss. Die Anlagerung von Kalk wird dadurch erschwert.

Bei Tank-in-Tank-Speichern funktioniert das nicht. Der Kalkschlamm setzt sich in der Trinkwasserblase ab und muss bei sehr hartem Wasser jährlich entfernt werden (z. B. mit Nassstaubsauger).

Experten von Rehau empfehlen allerdings, die max. Speichertemperatur bei Kombi- und Warmwasserspeichern auf 60 °C zu begrenzen. Der Verlust an solarer Deckung sei nicht so gravierend.

Speicherabmessungen

Speicherabmessungen

Bei der Höhe versuchen die Hersteller bei den gängigen Größen unter 2 m und beim Durchmesser unter 0,8 m zu bleiben (ohne Dämmung).

In der Wahl des Verhältnisses Durchmesser zu Höhe bei großen Puffer- und Kombispeichern sind die Hersteller beschränkt.

Bei den Warmwasserspeichern allerdings, kann zwischen schmal und hoch (z. B. Duosolar von Flamco) oder breit und niedrig (z. B. Aqua 290 von Paradigma) gewählt werden.

Unterschiedle gibt es bei den  Dämmstärken. In d. R. ist eine dickere Dämmung die bessere.

Die Dämmstärken liegen zwischen 80 und 120 mm.

Die Dämmung des Korpus ist genauso wichtig wie die Dämmung der Füße und der Rohranschlüsse.

Das Dämmmaterial besteht in d. R. aus PU-Hart- oder Weichschaum.

Schichtung

Mehr oder weniger große Unterschiede gibt es besonders bei den technischen Details.

Kombi- und Pufferspeicher verfügen meistens über Schichtladesysteme.

Neben einen oder besser zwei übereinander liegenden Solar-WT (z. B. Oecosun von Oertli), werden häufig Schichtlanzen eingesetzt.

Beim Puffer Uni-Solar R hat Nau den bisherigen Glattrohr-WT gegen einen effektiveren Rippenrohrsolar-WT ersetzt.

Damit kann die Schichtlanze sehr schmal ausgeführt werden und das ganze Volumen des Speichers steht für die Schichtung zur Verfügung.

Viessmann hat 2007 auch Kombispeicher mit Edelstahlwellrohr und neue Puffer mit und ohne Schichtladeeinheit auf dem Markt gebracht.

Der Hybrid von Sailer schichtet nicht nur die Solarwärme sondern auch den Rücklauf der Frischwasserstation ein.

Solution aus Österreich setzt beim KSX zwei Solar-WT und eine Schichtvorrichtung für den Heizkreisrücklauf ein.

Neben der Solaranlage und einem Kessel kann auch noch von einer dritten Wärmequelle (z. B. Kaminofen mit Wassertasche oder Holzvergaserkessel) in den KSX eingespeist werden.

Ähnliche anspruchsvolle Lösungen (Einbindung von drei unterschiedlichen Wärmequellen) bieten schon länger auch andere innovative Hersteller aus Österreich (z. B. IDM).

Bei den deutschen Herstellern musste man bei vergleichbaren multivalenten Heizsystemen mit Holzkessel bisher lange suchen.

Speicher für Wärmepumpen mit Solarunterstützung

Solar unterstützte Wärmepumpensysteme sind zunehmend gefragt.

Der Hybrid-WP von Sailer wurde speziell für die Kombination der Solarkollektoren mit einer Wärmepumpe entwickelt. Die WW-Bereitung erfolgt über eine Frischwasserstation.

Die 1.200 l-Version hat eine ovale Grundfläche für enge Türen.

Der Allstor von Vaillant ist für die Kombination mit Pelletkessel, Wärmepumpe oder BHKW konzipiert.

Die Solarwärme wird über eine Schichtladeeinheit eingespeist.

Ein Cu-Rippenrohr-WT ist optional und kann bei Bedarf von außen über einen Flansch in die Schichtladeeinheit eingesteckt werden.

Forstner Speichertechnik (Österreich) bietet schon seit 4 Jahren Wärmepumpenspeicher an.

Da die WP sehr große Massenströme benötigt, setzt man zur Verhinderung der Durchmischung spezielle Schichtenweichen im Speicher ein.

Die Vielfalt der Solarspeicher ist also da. Sei es je nach Kundenwunsch für die Standard-WW-Solaranlage für den 4-Pers.-Haushalt, die Kombination Wärmepumpe mit Solar oder das komplexe multivalente Heizsystem mit Holzkessel.

Faszit für Endverbraucher, Installateure und Planer

Die große Vielfalt und Verbesserungen im Detail bei den Speichern sind grundsätzlich sehr positiv zu bewerten, aber machen die Auswahl auch nicht gerade einfacher.

Dem technisch gut informierten Endverbraucher macht es aber fast unmöglich, ohne fachliche und neutrale Hilfe, den für ihn optimalen Speicher bzw. die optimalen Speicherdetails zu finden.

Die große Frage: Welche Details sind wichtig und auf was könnte man auch gut verzichten? Oder was ist sein Geld wert?

Die Hersteller stellen natürlich kleine Details besonders interessant heraus, aber auch um sich vom Mitwettbewerber abzugrenzen.

Die Installateure werden es sich in d. R. verständlicherweise  einfach machen, sie bieten ihr System an, welches sich in der Praxis "schon immer gut bewährt hat".

Verantwortungsvolle und gründliche Planer haben es da bei der Auswahl der vielen schönen technischen Speicherdetails schon wesentlich schwerer.

Von den meisten Herstellern sind kaum genaue Informationen über den Nutzen der Detailverbesserungen zu bekommen, vor allem um bei Vergleichen zu anderen Herstellern die Vorteile plausibel nachvollziehen und auch entsprechend bewerten zu können.

Am Ende ist der Nutzen für den Kunden entscheidend!

Latentwärmespeicher zum Speichern von Wärme und Kälte

Technologie Latentwärmezellen (Beispiel PowerTank)

Das von PowerTank eingesetzte Phasenwechselmaterial (PCM) minimiert die Auskühlungsverluste und speichert bis zu 4 mal mehr Wärme als in einem vergleichbaren Wasserspeicher.

Dadurch wird die Energieeffizienz deutlich erhöht.

Der Nutzen des eingesetzten Energielieferanten (Sonne, Holz etc.) verdoppelt sich.

Einzelne Latentwärmezellen mit direkter Durchströmung werden zu einem Latentspeicher verschaltet.

Ein Ausdehnungsgefäß für den Latentspeicher wird nicht benötigt.

Bivalente Latentwärmezellen

werden zur effizienten Speicherung von Wärme und Kälte eingesetzt.

PowerTank Latentwärmezellen mit einem Wärmeübertragungsbeschleuniger (ca. 25% größere Wärmeleitfähigkeit) sind hybrid einsetzbar!

Anwendung

- Solarenergieanlagen, Öl-Gas- und Biomasseheizungen

- BHKWs und Biogasanlagen
- Wärmepumpenanlagen
- Stirlingmotoren, Brennstoffzellen
- Abwärmesysteme, Gebäudekühlung, Wärmetransport

Kosten (Beispiel)

5 Standardzellen* (Höhe 1,80 m) ohne Regelung ca. 3.000 €

Regelungstechnik (Volumenstromregelung) ca. 1.500 €

*) entspricht ca. 1000 l Wärmespeicher mit Wasser

Ausführungen

Schmelzenthalpie

Latentwärmezellen können individuell mit verschiedenen Schmelzenthalpien angeboten werden.

Ein oder zwei Wärmetauscher

PowerTank bietet Wärmezellen mit einem oder zwei Wärmetauschern an.

Wärmezellen mit einem WT werden überwiegend in Systemen eingesetzt, in denen keine Solaranlage geplant ist.

Wärmezellen mit zwei WT werden überwiegend in Systemen mit Solarenergie oder Gegenstromverfahren oder ähnlicher Wärmetauschverfahren eingesetzt.

Zellenhöhe

Die Höhe der einzelnen Zellen können dem Kundenwunsch angepasst werden. (Standardhöhe 1.800 mm).

Die Latentwärmezellen können auch liegend eingebaut werden (z.B. in Kniestöcken).

Spezielle Latentwärmezellen

sind z. B.  für den Einsatz in Wärmepumpen- und BHKW-Systemen geeignet.

Die PowerTank Hochtemperaturzelle wird in der Industrie eingesetzt oder überall dort, wo Temperaturen bis 220°C gespeichert werden sollen.

Trinkwarmwassererzeugung

PowerTank Latentwärmezelle als Frischwasserzelle für die Trinkwassererwärmung (bivalenter Brauchwasserspeicher entfällt somit)

Quelle: Powertank GmbH

Kombi-Wärmespeicher aus GFK, der durch fast jede Tür passt

Bei Platzproblemen für die Einbringung und Aufstellung (geringe Raumhöhe, kleine Türen etc.) bieten sich zerlegbare große Multifunktionsspeicher aus glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) an.

Die Außenhülle wird auf einer Rolle angeliefert. Deckel, Boden und Wärmetauscherpaket werden einzeln in den Raum transportiert und dann montiert.

Der Speicher verfügt je nach Einsatzbedingungen über Heizungs-, Brauchwasser- und Solarwärmetauscher.

Der Brauchwasser-WT arbeitet vollhygienisch als Durchlauferhitzer.

Eine Sonderausführung des Heizungswärmetauschers ermöglicht den Anschluss einer weiteren Wärmequelle (Holzkessel etc.)

Daten

Inhalt in Liter: 1.200, 2.100, 2.800, 3600, 4.600, 6000, 7.800 ... bis 41.000 l.

Durchmesser mit Isol.: 1,20, 1,50, 1,70, 1,90, 2,20, 2,50, 2,70 m bis 7.800 l

Höhe mit Isolierung: 1,95 m bis 7.800 l; 3,60 m bis 41.000 l. 

Quelle: HAASE)

Auslegungshinweis

Für die richtige Auslegung (Wärmekapazität, Speicherzeit) ist das gegenüber Standardspeichern zwangsläufig ungünstigere Durchmesser-Höhenverhältnis zu beachten (schmale und hohe Speicher haben eine etwas bessere Schichtung)!

Für wesentlich mehr Informationen stehen wir Ihnen mit einer persönlichen Fachberatung jederzeit gerne zur Verfügung.

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