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

80
vermeiden. Die Probleme der Parallelschaltung der Speicher wurden oben bereits angesprochen.
Weitere Informationen zum Punkt "Rohrleitungen" sind in 6.6 zu finden.
Die Regelstrategie zur Be- und Entladung der Speicher sollte grundsätzlich so ausgerichtet
sein, dass der Kollektorrücklauf (Einlauf in die Kollektoren) immer aus dem Volumen des
kältesten Speichers (Speicherteils) gespeist wird, da dann die Solaranlage mit dem bestmöglichen
Wirkungsgrad arbeitet (energetisch optimierte Regelstrategie). Regelkonzepte, die
auf das Erreichen einer möglichst hohen Speichertemperatur ausgerichtet sind, damit der
Nachheizkessel möglichst früh (wenngleich auch dann meist nur für kurze Zeiträume) außer
Betrieb gehen kann, führen dazu, dass die Solaranlage sehr häufig auf hohem Temperaturniveau
mit ungünstigem Wirkungsgrad arbeiten muss. Derartige exergetisch optimierte
Strategien (z.B. einen Speicher mit unbedingtem Vorrang erst auf ca. 60 °C erwärmen, dann
vorgeschaltete Speicher nachziehen) waren früher teilweise berechtigt, z.B. dann, wenn die
Solaranlage auf eine Vollerwärmung ausgelegt und ihr ein alter Kessel nachgeschaltet war,
der im Teillastbereich mit sehr schlechtem Wirkungsgrad arbeitete. Da eine Solaranlage
aber meist nur als Teildeckungssystem und nicht auf eine Volldeckung über längere Zeiträume
hinweg konzipiert ist, muss der Kessel – will man nicht auf den Komfort des ständig
ausreichend warmen Wassers verzichten – ohnehin ständig in Bereitschaft bleiben, um bei
Bedarf fehlende Energie nachliefern zu können. Ein moderner Kessel hat heute zudem auch
im Teillastbereich einen hohen Wirkungsgrad. Exergetisch ausgerichtete Beladestrategien
sind daher heute in den meisten Fällen nicht mehr notwendig, sieht man von Systemen ohne
Nachheizmöglichkeit ab. Man muss jedoch stets darauf achten, dass der Teil des Speichervolumens,
aus dem der Rücklauf zum Wärmetauscher des Kollektorkreises gespeist wird,
möglichst kühl bleibt.
6.3 Wärmetauscher
6.3.1 Auslegung des Wärmetauschers Kollektorkreis/Pufferspeicher
Die Auslegung der Wärmetauscher (WT) zwischen Solarkreis und Solarspeicher wie auch
zwischen Pufferspeicher und konventionellem System beeinflusst sehr stark die Leistungsfähigkeit
des gesamten Solarsystems. Für den Solarkreis kann folgende Abschätzung zur
Dimensionierung des Wärmetauschers gemacht werden:
Bei relativ guter Einstrahlung von 700 bis 800 W/m 2 auf das Kollektorfeld werden im Mittel
der Betriebsbedingungen (mittlere Kollektortemperatur) etwa 500 W/m 2 Wärme erzeugt, die
aus dem Solarkreis über den Wärmeträger abgeführt werden müssen. Bei einer Solaranlage
von 100 m 2 Fläche sind dies etwa 50 kW. Ausgelegt auf Low-Flow mit 15 l/(h∙m 2 ) beträgt
dann die Temperaturspreizung (Wasser-Glykol-Gemisch) zwischen Kollektorauslauf und
-einlauf (fast gleich auch am Wärmetauscher) ca. 35 K. Auf der Sekundärseite (Wasser)
entspricht dies einer Temperaturdifferenz von ca. 30 K. Das Temperaturniveau des Kollektorkreises
soll bei dem zweimaligen Wärmeübergang (2 Tauscher) bis zum Verbraucher hin
nicht zu sehr abgesenkt werden. Gleichzeitig soll der Kollektoreinlauf eine Temperatur
möglichst nahe bei der des Kaltwassers haben. Die zur Übertragung der Wärme am Tauscher
notwendigen Temperatursprünge sollen also nicht zu groß werden. Wir empfehlen
daher, pro Wärmetauscher einen mittleren Temperatursprung (mittlere log. Temperaturdifferenz)
von nur etwa 5 K zuzulassen (vgl. dazu auch die Ausführungen weiter unten).