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

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2. Die Anlage wird so ausgeführt, dass bei anhaltender Wärmeaufnahme ohne Wärmeverbrauch
ein Ansprechen des Sicherheitsventils im Solarkreis durchaus in Kauf genommen
wird. Damit für den Betreiber daraus aber kein Störfall im Sinne der DIN 4757 Teil 1
wird, muss eine Wiederbefüllung nach ausreichendem Absinken der Wärmeaufnahme
(also nach starkem Rückgang der Sonnenstrahlungsintensität) oder bei wieder einsetzendem
Wärmeverbrauch automatisch erfolgen. Das Expansionsgefäß ist in diesem Falle
lediglich auf die Aufnahme der Volumendehnung des Wärmeträgers durch die Temperaturerhöhung
im Kollektorkreis auszulegen. Zusätzlich ist dann aber ein größeres Auffanggefäß
mit Einrichtungen zur kontrollierten und sicheren Expansion des Wärmeträgers
(Abscheidetöpfe, Wrasenabzug etc.) notwendig. Eine Anlage, in der die Eigensicherheit
auf diese Art erreicht wird, kann unserer Meinung nach nicht als eigensicher im
strengen Sinne der DIN 4757 betrachtet werden. Bei einem eventuellen Ausfall der automatischen
Befüllung geht sie nämlich nicht wieder in Betrieb, jedoch ist die Anlage
deshalb nicht unsicherer als eine "echt" eigensichere mit ausreichend großem Ausdehnungsgefäß.
Bei der Wartung der Anlage ist aber im Vergleich zu Lösung 1) ein höherer
Kontrollaufwand notwendig, da eine Regelung mit Drucksensor, Temperaturfühler und
Pumpe notwendig ist.
Bei Kleinanlagen wird man i.d.R. die Eigensicherheit nach Punkt 1 durch ein ausreichend
bemessenes Expansionsgefäß herstellen. Wenn während der Ferienzeit im Sommer kein
Verbrauch auftritt, wird die Anlage sonst oft abblasen. Bei Großanlagen, die meist auch im
Sommer über eine ausreichende Wärmeabnahme verfügen, kann die Lösung mit kontrolliertem
Abblasen und automatischer Wiederbefüllung günstiger sein, zumal die Regelung
– anders als in Privathäusern – durch das haustechnische Personal überprüft werden kann.
Weiter ist zu beachten, dass die Expansionsgefäße nur für eine Temperatur von 120 °C
bauartzugelassen sind, die Membran im Gefäß sogar für nur 70 °C ausgelegt ist. Es wird
deshalb in den Bauartzulassungen der Kollektoren gefordert, das Expansionsgefäß so einzubauen,
dass der Inhalt der Leitungen zwischen den Kollektoren und dem Expansionsgefäß
mindestens 50 % der Aufnahmefähigkeit des Expansionsgefäßes beträgt. Ist dies nicht der
Fall, so muss zum Schutze des Expansionsgefäßes ein Vorschaltgefäß eingebaut werden.
Wir raten in jedem Fall dazu, das Ausdehnungsgefäß in die i.d.R. kältere Rücklaufleitung
vom Wärmetauscher zu den Kollektoren einzubauen und zusätzlich eine längere Anschlussleitung
vom Kollektorkreis zum Gefäß vorzusehen.
Das Expansionsgefäß ist nicht nur für die Eigensicherheit des Solarkreises wichtig, es muss
auch verhindern, dass bei Abkühlung des Kollektorkreises Luft durch undichte Entlüfter
oder Verschraubungen eingesaugt wird. Wie beim Heizungssystem auch, muss das "Atmen"
der Anlage und damit das Eindringen von Sauerstoff verhindert werden. Dazu muss der
Vordruck des Expansionsgefäßes unter Berücksichtigung der geodätischen Höhe so eingestellt
sein, dass an der höchsten Stelle des Systems (normalerweise das Kollektorfeld) der
Wärmeträger auch im kalten Zustand immer noch einen Überdruck von etwa 1 bar hat.
Aus dem oben Gesagten ergeben sich nun die Eckpunkte für die Dimensionierung des im
Keller aufgestellten Expansionsgefäßes: Vordruck, Enddruck, aufzunehmendes Volumen
durch Wärmedehnung und Verdampfung. Anhand eines vereinfachten Beispiels soll der
Rechengang dargestellt werden.