Solarthermie-2000 – Teilprogramm 2 - Solar - so heizt man heute
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Anlagedaten für Beispielaufgabe<br />
geodät. Höhe Kollektorfeld über Expansionsgefäß: p k,geo = 3 bar (entspricht 30 m)<br />
max. Stillstandstemperatur der Kollektoren: 189 °C<br />
max. zulässige Temperatur des Wärmeträgers:<br />
150 °C (darüber: Verdampf.)<br />
Füllvolumen nur der Kollektoren:<br />
43,2 l<br />
Füllvol. des gesamten Kollektorkreises mit Kollektoren: 113 l<br />
Anlagenvordruck im Kollektorfeld p k,vor (kalt): p k,vor = 1 bar ü<br />
Anlagenenddruck im Kollektorfeld p k,end (warm): p k,end = 3 bar ü<br />
Anlagenvordruck am Expansionsgefäß p 0 (kalt): p 0 = 4 bar ü (p k,vor + p k,geo )<br />
Anlagenenddruck am Expansionsgefäß p e (warm): p e = 6 bar ü (p k,end + p k,geo )<br />
Ansprechdruck Sicherheitsventil unten: 6,6 bar ü (ca. 10% über p e )<br />
Volumendehnung des Füllvolumens Kollektorkreis: 12,7 l (von 10 °C auf 150 °C)<br />
Aufzunehmendes Volumen bei Anlagenenddruck: V ges = 43,2 l + 12,7 l = 55,9 l<br />
Druckfaktor: D f = (p e <strong>–</strong> p 0 )/(p e + 1) = (6 bar ü <strong>–</strong> 4 bar ü )/(6 bar ü + 1) = 0,286<br />
Mindestgröße Expansionsgefäß: V n = V ges /D f = 55,9 l/0,286 = 196 l<br />
Gewähltes Expansionsgefäß: 200 l<br />
Für das notwendige Volumen des Expansionsgefäßes ist neben dem Füllvolumen die Wahl<br />
des Anlagenvor- und -enddruckes entscheidend. Je größer die Differenz zwischen diesen<br />
zwei Werten ist, um <strong>so</strong> kleiner wird das Gefäß. Der Anlagenenddruck wird nach oben begrenzt<br />
durch die Druckfestigkeit der Komponenten im Kollektorkreis und, wie oben erwähnt,<br />
die Temperaturfestigkeit des Wärmeträgers (z.B. max. 150 °C).<br />
Der Anlagenvordruck ist im kalten Zustand der Anlage einzustellen. Da bei Erwärmung des<br />
Wärmeträgers die in ihm gelösten Gase teilweise entweichen und über Luftabscheider oder<br />
Entlüfter abgeführt werden, sinkt der Druck im System wieder. Daher muss der Anlagenvordruck<br />
<strong>so</strong> oft neu aufgebaut werden, bis nach einiger Zeit der Wärmeträger keine Gase<br />
mehr abgibt. Zum Neuaufbau des Anlagenvordrucks muss im kalten Zustand Wärmeträger<br />
(in der richtigen Konzentration!) nachgespeist werden, was oft nicht beachtet wird. Dieses<br />
wiederholte Nachspeisen kann (theoretisch) durch die Einrechnung einer Wasservorlage bei<br />
der Auslegung des Expansionsgefäßes vermieden werden, wie es auch in der Heizungstechnik<br />
üblich ist. Wir halten es jedoch für sicherer, sich nicht auf die Wasservorlage zu verlassen,<br />
<strong>so</strong>ndern tatsächlich im kalten Zustand den Anlagenvordruck am Manometer zu kontrollieren<br />
und bei Bedarf Wärmeträger zu ergänzen. Die Entlüftung muss stets sehr <strong>so</strong>rgfältig<br />
vorgenommen werden, damit mit Sicherheit keine Gaspolster im System verbleiben, die die<br />
Zirkulation des Wärmeträgers behindern oder im Extremfall ganz unterbinden können.<br />
Zur Abnahme der <strong>Solar</strong>anlage kann verlangt werden, dass die Stillstandssicherheit in einem<br />
"scharfen" Test demonstriert wird, in dem z.B. das Kollektorfeld an einem <strong>so</strong>nnigen Tag<br />
durch Abschalten der Kollektorkreispumpe bewusst Stillstandsbedingungen ausgesetzt wird.<br />
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6.6 Verrohrung, Armaturen, Sicherheitseinrichtungen<br />
Die Rohrleitungswege zwischen Kollektorfeld, <strong>Solar</strong>speicher und Wärmeübergabestation<br />
<strong>so</strong>llte <strong>man</strong> möglichst kurz halten, um Installationskosten und Wärmeverluste der <strong>Solar</strong>anla-