Solarthermie-2000 – Teilprogramm 2 - Solar - so heizt man heute

Die Auslegung der anderen im Solarsystem benötigten Pumpen (Speicherladekreis,
Speicherentladekreis) bereitet weit weniger Probleme, da hier erheblich geringere Förderhöhen
bei ähnlichen großen Volumenströmen wie im Kollektorkreis zu überwinden sind.
Die Betriebspunkte liegen also mehr im mittleren Bereich der Pumpenkennlinie, wodurch
sich ein im Betrieb gegenüber der Berechnung evtl. etwas höherer Druckverlust nicht so
stark auf das Fördervolumen auswirkt. Zudem ist die Berechnung der Druckverluste in
diesen Kreisen weitaus einfacher als im Solarkreis. Die Komponente mit dem höchsten
Druckverlust ist i.d.R. der Plattenwärmetauscher; hier geben die Rechenprogramme für die
Tauscher bzw. die Auslegung durch die Hersteller ausreichend Sicherheit. Für Systeme
ohne solaren Vorwärmspeicher muss lediglich die Pumpe im Entladekreis des Pufferspeichers
noch besonders sorgfältig bezüglich ihres regelbaren Durchflussbereichs ausgewählt
werden.
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6.5 Ausdehnungsgefäße
In einer großen Solaranlage mit Pufferspeicher sind je ein Ausdehnungsgefäß für den Kollektorkreis
und für den Pufferspeicher vorzusehen. Das Ausdehnungsgefäß für den Pufferspeicher
soll ein Ansprechen des Sicherheitsventils bei Aufheizung vermeiden. Seine Auslegung
sollte keine Schwierigkeiten bereiten, da die Dimensionierungsmethode aus der
konventionellen Heizungstechnik bekannt ist /N15/.
Anders stellt sich die Situation beim Ausdehnungsgefäß des Kollektorkreises dar. Vor einer
Dimensionierung ist zunächst die Frage zu beantworten, welche Strategie bei der Umsetzung
der Eigensicherheit der Solaranlage gewählt werden soll. Die DIN 4757 Teil 1 /N13/
fordert hier in den Absätzen 2.4 und 3.8, dass die Solaranlagen eigensicher ausgeführt werden
müssen. Eigensicher im Sinne der Norm ist eine Anlage, wenn "anhaltende Wärmeaufnahme
ohne Wärmeverbrauch nicht zu einem Störfall führt, dessen Behebung über den
üblichen Bedienungsaufwand hinausgeht". Um der Forderung der Norm gerecht zu werden,
sind zwei Strategien möglich:
1. Die Anlage wird so ausgeführt, dass auch bei anhaltender Wärmeaufnahme ohne Wärmeverbrauch
ein Ansprechen des Sicherheitsventils im Solarkreis mit Sicherheit verhindert
wird. Dabei spielt die Dimensionierung des Ausdehnungsgefäßes die entscheidende
Rolle. Das Expansionsgefäß muss hier nicht nur die Volumendehnung des Wärmeträgers
durch die Temperaturzunahme aufnehmen (so wie dies auch in jeder Heizungsanlage der
Fall ist), sondern auch das gesamte Füllvolumen des Kollektorfeldes, da bei einem anhaltenden
Anlagenstillstand bei voller Einstrahlung mit dem Verdampfen des gesamten
Wärmeträgers im Kollektorfeld gerechnet werden muss. Die Volumenvergrößerung
durch das Verdampfen ist dabei erheblich stärker als diejenige durch die Wärmeausdehnung
der Flüssigkeit. Die Expansionsgefäße werden dadurch erheblich größer als in der
konv. Heizungstechnik. Da die üblichen Wärmeträger auf Glykolbasis nur eine begrenzte
Temperaturfestigkeit haben, ist der Anlagenenddruck auf die maximal erlaubte Wärmeträgertemperatur
auszulegen. Für einen Wärmeträger, dessen Temperaturgrenze bei
150 °C liegt, bedeutet dies, dass auch der Siedepunkt nicht höher als 150 °C liegen darf,
entsprechend ist der Anlagenenddruck durch die Dimensionierung des Expansionsgefäßes
einzustellen.