ZfS-Bericht Muenchen HSH - Solar - so heizt man heute

- Rationelle Energietechnik GmbH 

Förderprogramm "Solarthermie-2000", Teilprogramm 2 

Abschlussbericht 

für das Projekt 

Solaranlage im Altenheim Hans-Sieber-Haus 

Manzostraße in München 

Förderkennzeichen 032 9652 E 

Berichtszeitraum: 1.11.1999 bis 30.9.2004 

vorgelegt durch 

ZfS – Rationelle Energietechnik GmbH 

Verbindungsstraße 19, 40723 Hilden 

Reiner Croy 

Hans Peter Wirth 

Hilden 

Dezember 2006 

Das diesem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit unter Förderkennzeichen 

032 9652 E gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren. 

ZfS - Rationelle Energietechnik GmbH, Verbindungsstraße 19, 40723 Hilden 

Tel.: 02103/2444-0, Fax: ...-40, eMail: info@zfs-energietechnik.de, Internet: www.zfs-energietechnik.de

INHALTSVERZEICHNIS 

1 EINLEITUNG 3 

2 TECHNISCHES DATENBLATT DER HAUPTKOMPONENTEN DES 

SOLARSYSTEMS 4 

3 OBJEKTBESCHREIBUNG, PLANUNG UND AUSSCHREIBUNG 8 

3.1 Solaranlage 8 

3.2 Auslegungsverbrauch der Solaranlage 9 

4 FUNKTIONSBESCHREIBUNG 12 

4.1 Solaranlage und Nachheizsystem 12 

4.2 Regelung der Solaranlage 16 

4.2.1 Laderegelung 16 

4.2.2 Entladeregelung 17 

5 MESSTECHNIK 19 

5.1 Installierte Messsensoren 19 

5.2 Definition der wichtigsten Kennzahlen des Solarsystems 21 

6 BETRIEBSERFAHRUNGEN 22 

7 AUSWERTUNG DER MESSDATEN 25 

7.1 Zapfvolumen 25 

7.2 Entladeregelung 27 

7.3 Kollektorkreiswirkungssgrad 29 

7.4 Leistungsfähigkeit des Kollektorkreiswärmetauschers 33 

8 MESSERGEBNISSE DER JAHRESMESSPERIODE 36 

9 GARANTIERTE NUTZENERGIE 37 

10 SYSTEMKOSTEN UND SOLARE WÄRMEKOSTEN 40 

11 LITERATUR 42 

12 ADRESSEN 43

- 3 - 

1 Einleitung 

Im Rahmen des Programms Solarthermie-2000, Teilprogramm 2 wurden in Deutschland über 50 solarthermische 

Großanlagen zur Trinkwassererwärmung bzw. zur Einspeisung von Solarenergie in 

Nahwärmenetze errichtet. Durch Förderung dieser Demonstrations- und Forschungsanlagen erfolgte 

eine umfassende Erprobung und Optimierung von Systemen zur aktiven thermischen Sonnenenergienutzung 

bei unterschiedlichen Anwendungsfällen. 

Mit der wissenschaftlich begleitenden Planung, Errichtung und Evaluierung der im Programm geförderten 

Anlagen konnten die Funktionssicherheit und die hohe Leistungsfähigkeit von knapp dimensionierten 

Anlagen zur Trinkwasservorwärmung nachgewiesen werden. Zur Steigerung der wirtschaftlichen 

Konkurrenzfähigkeit wurde im Programm gefordert, dass die Kosten der solaren Nutzwärme 

einen oberen Grenzwert von 0,13 €/kWh nicht überschreiten (von einzelnen Ausnahmen für 

besonders interessante Demonstrationsanlagen abgesehen, wie z.B. Anlagen mit Vakuum- 

Röhrenkollektoren oder Kollektorfassaden). Dieser Grenzwert basiert auf einer im Teilprogramm 1 

von Solarthermie-2000 /1/ nachgewiesenen Lebensdauer der Solaranlage von 20 Jahren und 6 % 

Zinssatz. Es war erklärtes Ziel des Programms, die oberen Grenzwerte möglichst zu unterbieten, um 

die Konkurrenzfähigkeit der Solartechnik gegenüber konventionellen Energieträgern zu verbessern. 

Dieses Ziel wurde weitgehend erreicht, indem die Anlagen nach streng wirtschaftlichen Kriterien als 

Vorwärmanlagen mit einem niedrigen solaren Deckungsanteil am Gesamtwärmebedarf (< 10 %) dimensioniert 

wurden. 

Das Programm Solarthermie-2000 ist inzwischen nach 10-jähriger Förderung ausgelaufen. Die errichteten 

bzw. gegenwärtig noch in Realisierung befindlichen Anlagen (wie z.B. auch die Anlage in 

der Manzostraße) werden im Rahmen der wissenschaftlichen Projektbegleitung durch die betreuenden 

Forschungseinrichtungen noch mehrjährig messtechnisch betreut. Die Ziele des Programms 

Solarthermie-2000 sowie die damaligen Förder- und Auswahlkriterien sind in den Informationen /2/ 

und /3/ beschrieben. 

Das Nachfolgeprogramm Solarthermie2000plus soll die wissenschaftlich-technischen Voraussetzungen 

dafür schaffen, dass solarthermische Anlagen künftig einen höheren Deckungsanteil am Gesamtwärmebedarf 

von ca. 10 bis 30 % erreichen, wobei sich die maximal zulässigen Wärmekosten 

an der Höhe des Gesamtdeckungsanteils und der Anlagengröße orientieren. Aktuelle Informationen 

zum Programm Solarthermie2000plus sind in /9/ bis /11/ beschrieben.

- 4 - 

2 Technisches Datenblatt der Hauptkomponenten des Solarsystems 

Die Angaben beruhen auf Testberichten, Herstellerangaben und eigenen Messungen. Die Kollektorkennwerte 

sind auf die aktive Absorberfläche bezogen. 

Kollektoren 

Kollektorkreis 

Kollektorhersteller, Typ 

Thermo Solar Heliostar 300 N 

Bauartzulassung 02 - 328 - 045 

Absorbermaterial 

Beschichtung 

Wärmedämmung 

Frontabdeckung 

Material Kollektorkasten 

Aluminiumprofile mit eingewalzten Kupferrohren 

nickelpigmentiertes Aluminiumoxid 

Mineralwolle 

Sicherheitsweißglas, 4 mm 

seewasserbeständige Aluminium-Wanne 

zulässiger Betriebsüberdruck 

20 bar ü 

aktive Absorberfläche pro Kollektor 1,742 m² 1) 

Konversionsfaktor 0 0,79 

linearer Wärmeverlustkoeffizient a 1 

4,17 W/(m² Abs·K) 

quadratischer Wärmeverlustkoeffizient a 2 

0,011 W/(m² Abs·K²) 

Winkelkorrekturfaktor 92 % bei 50° 

spezifische Wärmekapazität 

Prüfinstitut 

Test Nr. 

nicht getestet 

Institut für Solartechnik SPF der Hochschule für Technik Rapperswil (HSR) 

C50 

Ausrichtung (Süd 0°, Ost -90°, West +90°) -15° 

Neigung 30° 

Art der Aufständerung 

Verschaltung des Kollektorfeldes 

Wärmeträgerinhalt pro Kollektor 

Flachdach-Aufständerung 

verschraubt auf lose, auf dem Dach liegende Betonschwellen 

4 Felder parallel 

(s. Abbildung 4) 

1,5 l 

Feld 1 und 3 Feld 2 Feld 4 gesamt 

Anzahl Kollektoren 40 31 26 137 

aktive Absorberfläche 69,7 m² Abs 54,0 m² Abs 45,3 m² Abs 238,7 m² Abs 

1) 

aus Testbericht SPF Rapperswil; lt. Herstellerprospekt beträgt die Absorberfläche 1,75 m² 

Rohrleitung vom Kollektorfeld zum Wärmetauscher 

Außenbereich 

Innenbereich 

einfache Länge 90 m 15 m 

Rohrmaterial 

Material der Wärmedämmung 

Dicke der Wärmedämmung 

Wärmeleitfähigkeit der Wärmedämmung 

Außendurchmesser d a 

Innendurchmesser d i 

Höhe Kollektoroberkante über Sicherheitsventil im Keller 

Statischer Überdruck 

– im Kollektor 

– am Sicherheitsventil im Keller 

Kupfer 

Aeroflex 

32 mm 

0,035 W/(m•K) 

54 mm 

50 mm 

15 m 

2,9 bar ü 

4,4 bar ü

- 5 - 

Kollektorkreispumpe P1 

Hersteller 

Grundfos 

Typ TPE 50 - 120 

Anzahl 1 

max. zulässige Temperatur 140 °C 

Stufen 

Wärmeträger 

Hersteller 

Markenname 

einstufig 

Tyforop Chemie GmbH 

Tyfocor L 

Volumenverhältnis Wärmeträger/Wasser 45 % / 55 % 

Basisstoff 

Sicherheitsventile und Auffanggefäße im Kollektorkreis 

Teilfelder 

Propylenglykol 

Hauptkreis 

Einbauort Dach Keller 

Hersteller Götze Götze 

Typ TÜV.SV.96-318-15.D/G 0,35.10 TÜV.SV.97-665-23.D/G/H 0,56.8 

Größe Eintrittsquerschnitt ½ " 1" 

Anzahl 6 1 

Abblasedruck 10 bar ü 8 bar ü 

max. zulässige Temperatur 225 °C 120 °C 

Ablauf 

Volumen Auffanggefäß 

Material Auffanggefäß 

Expansionsgefäß im Kollektorkreis 

Hersteller 

Auffanggefäß Keller 

200 l 

Stahl 

Pneumatex 

Typ PNU 400 

Bauartzulassung 01 - 511 - 009 

Volumen 

400 l 

eingestellter Vordruck 

4,4 bar ü 

max. zulässiger Betriebsüberdruck 

10 bar ü 

max. zulässige Wärmeträgertemperatur im Ex-Gefäß 70 °C 

Aufstellort 

Keller

- 6 - 

Wärmetauscher Kollektorkreis/Speicherladekreis 

Hersteller 

GEA Ecoflex 

Typ 

H 55 - 60 GG gelötet 

Fläche 8,4 m² 

Auslegungsdaten 

Übertragungsleistung 

144,6 kW 

Primärseite Sekundärseite 

Auslegungsvolumenstrom 7 m³/h 8,3 m³/h 

Druckverlust bei Auslegungsvolumenstrom 98 mbar 102,3 mbar 

Volumeninhalt 7,8 l 8,1 l 

Eintrittstemperatur 40 °C 15 °C 

Austrittstemperatur 20 °C 30 °C 

mittlere log. Temperaturdifferenz 

7,21 K 

Wärmedurchgangskoeffizient (k·A-Wert) 

20 kW/K 

mittlere spez. Leistung 

84 W/(m² Abs·K) 

Pufferspeicher 

Speicherkreis 

Hersteller 

Lorenz 

Anzahl 3 

Volumen je Speicher 

4.700 l 

Material Behälterwand St37 - 2 

Material Wärmedämmung 

Dicke der Wärmedämmung 

Wärmeleitfähigkeit der Wärmedämmung 

PU-Weichschaum 

100 mm 

0,035 W/(m·K) 

max. Betriebstemperatur 95 °C 

max. zulässiger Überdruck 

Rohrleitungen im Speicherkreis 

Ladekreis 

Warmseite 

Ladekreis 

Kaltseite 

1,5 bar ü 

Entladekreis 

Warmseite 

Entladekreis 

Kaltseite 

Einfache Länge Rohrleitung 9 m 12 m 30 m 30 m 

Rohrmaterial 

Kupfer 

Material/Typ Wärmedämmung Aeroflex SSH31 31 x 54 ÜZ 23.14-1139 

Dicke Wärmedämmung 

Wärmeleitfähigkeit 

Expansionsgefäß Speicherkreis 

31 mm 

0,04 W/(m·K) 

Hersteller, Typ Pneumatex, PNU 600 

Bauartzulassung 01-511-025 

Anzahl, Volumen 

1 x 600 l 

eingestellter Vordruck 

1,5 bar ü 

max. zulässiger Betriebsüberdruck 

3 bar ü 

max. zulässige Wassertemperatur im Ex-Gefäß 70 °C 

Aufstellort 

Keller

- 7 - 

Speicherlade- und -entladepumpen P2 und P3 

Ladepumpe P2 Entladepumpe P3 

Hersteller 

Grundfos 

Typ TP 40 - 120/2 

Anzahl 1 

max. zulässige Temperatur 140 °C 

Stufen/Leistungsaufnahme 

einstufig, 370 W 

Wärmetauscher Speicherentladekreis/Trinkwasser 

Hersteller 

GEA Ecoflex 

Typ VT20 PHV L / CDS - 10 

Fläche 10,66 m² 

Material Tauscherplatten Edelstahl 1.4401 

Plattenzahl 43 

Auslegungsdaten 

Übertragungsleistung 

173,8 kW 

Primärseite Sekundärseite 

Auslegungsvolumenstrom 6 m³/h 6 m³/h 

Druckverlust bei Auslegungsvolumenstrom 193 mbar 167 mbar 

Eintrittstemperatur 40 °C 10 °C 

Austrittstemperatur 15 °C 35 °C 

mittlere log. Temperaturdifferenz 

5 K 

Wärmedurchgangskoeffizient (k·A-Wert) 

34,8 kW/K 

mittlere spez. Leistung 

146 W/(m² Abs·K) 

Laderegelung 

Regelung Solaranlage 

Hersteller 1, Typ Sunstar, SLRD 2012 

Funktion 

Steuerung der Kollektorkreis- und Speicherladepumpe 

über ∆T-Regelung zwischen einem Kollektor 

(Kollektortemperatur gemessen auf Absorberblech) 

und Speicher 3 unten 

Hersteller 2, Typ 

Funktion 

Eberle, ITR3 

T max -Begrenzung im Speicher 1 oben 

Entladeregelung 

Hersteller 1, Typ 

Prinzip und Funktion 

Solar & Energiespartechnik, PRB2 

Steuerung der Speicherentladepumpe über 

Zapf-Volumenimpuls 

Hersteller 2, Typ Sunstar, SLRD 1011 

Prinzip und Funktion 

Steuerung der Entladepumpe über ∆T-Regelung 

zwischen Speicher 1 oben / Kaltwassertemperatur

- 8 - 

3 Objektbeschreibung, Planung und Ausschreibung 

Das Altenheim wurde 1978 gebaut und liegt in einem Münchener Wohngebiet (Allach/Untermenzing) 

mit Ein- und Mehrfamilienhäusern, ist aber teilweise auch noch von Feldern umgeben. Es besteht 

aus mehreren Gebäudetrakten, die von einer zentralen Heizanlage mit Wärme versorgt werden und 

beherbergt ca. 320 Bewohner. 

Die konventionelle Wärmeversorgung erfolgte bis Mitte 2001 mit drei je 1,4 MW großen Gaskesseln 

zur Erzeugung von Niederdruck-Dampf (ND-Dampf). Der ND-Dampf wurde hauptsächlich in der Küche 

für Koch- und Spülzwecke benötigt, der Restdampf für Raumheizung und Warmwasserbereitung 

in zwei je 5 m³ großen Nachheizspeichern. 

Im Sommer 2001 wurde die gesamte Technik in der Heizzentrale erneuert. Es wurden zwei je 

1,1 MW große Gas-Brennwertkessel und ein wärmegeführtes BHKW (Leistung: 215 kW el , 

350 kW thermisch ) installiert. Die beiden neuen Warmwasserspeicher sind nur noch je 1.000 l groß. An 

die Warmwasserbereitung sind die Warmwasserstellen in den Appartements und eine Küche angeschlossen. 

Das vor der Sanierung vorhandene Hallenbad und der Saunabereich wurden geschlossen. 

3.1 Solaranlage 

Der Antrag auf Förderung einer Solaranlage i.R. des Teilprogramm 2 von Solarthermie-2000 wurde 

im Juli 1994 von der Stadt München gestellt (damaliger Träger des Altenheimes) und im Mai 1997 

bewilligt. Die Ausschreibung der Solaranlage erfolgte im Frühjahr 1998. Das Ausschreibungsverfahren 

wurde in Form eines öffentlichen Teilnehmerwettbewerbes mit anschließender beschränkter Ausschreibung 

durchgeführt. Es gingen 17 Bewerbungen ein, wovon 11 ausreichende Referenzen zur 

Teilnahme an der Ausschreibung aufwiesen. Zur Besichtigung des Objektes wurden für die Teilnehmer 

zwei Ortstermine angesetzt, die aber nur von vier Firmen wahrgenommen wurden. Letztendlich 

haben drei Unternehmen ein Angebot abgegeben. 

Ausgeschrieben wurde eine Solaranlage mit einer Kollektorfläche von 240 m² und dem in Kapitel 3.2 

genannten Auslegungs-Warmwasserverbrauch. Die Ausschreibung wurde in Form einer "Leistungsbeschreibung 

mit Leistungsverzeichnis" (offizielle Bezeichnung nach VOB § 9) durchgeführt. Das 

Leistungsverzeichnis (LV) wurde als sog. Konzept-LV ausgearbeitet. Dabei wurden die ausgeschriebenen 

Komponenten nicht detailliert dimensioniert, sondern nur die wichtigsten technischen Anforderungen 

beschrieben, die eingehalten werden müssen, um das vom Planer vorgegebene Systemkonzept 

realisieren zu können. Die Detail-Umsetzung des Konzeptes und die Auswahl der Komponenten 

blieb offen und dem Bieter überlassen. Ziel des Konzept-LV ist es, dadurch möglichst viele Angebote 

von verschiedenen Kollektorherstellern einzuholen. Der Hauptaufwand für den Planer liegt beim Konzept-LV 

nicht in der Detailplanung der Systemkomponenten, sondern in der Prüfung der angebotenen 

Komponenten. Nähere Informationen zu den verschiedenen Ausschreibungsvarianten und den 

Erfahrungen im Teilprogramm 2 sind in /4/ beschrieben. 

Die angebotenen Systemkosten (ohne Planung, ohne Mehrwertsteuer) lagen zwischen rd. 174.000 € 

und 194.000 € (bzw. ca. 340.000 bis 380.000 DM). Bei garantierten Erträgen zwischen 587 bis 

670 kWh/(m² Abs·a) ergaben sich unter Berücksichtigung der Planungskosten und Mehrwertsteuer 

Wärmepreise von 0,138 bis 0,143 €/kWh. Die Ausschreibung wurde daraufhin aufgehoben, weil der 

im Teilprogramm 2 festgelegte obere Grenzwert von 0,128 €/kWh überschritten wurde. Für die zweite 

beschränkte Ausschreibung wurden 20 Firmen angeschrieben, von denen vier ein Angebot abgegeben 

haben. Unter diesen vier Firmen waren auch die drei, die bereits an der ersten Ausschreibung 

teilgenommen hatten. Nur die Firma Sunstar, die letztendlich den Zuschlag erhalten hat, hat einen 

Wärmepreis von 0,128 €/kWh eingehalten. 

Der Probebetrieb der Solaranlage begann nach Fertigstellung der Installation im Oktober 1999. Die 

recht langen Zeiträume zwischen Antragstellung, Bewilligung und Auftragsvergabe/Fertigstellung

- 9 - 

entstanden hauptsächlich durch den zwischenzeitlichen Besitzerwechsel des Heimes von der Stadt 

München zur München Stift und den damit verbundenen zeitweise offenen Zuständigkeiten seitens 

des Antragstellers. 

Aufgrund zahlreicher Störungen im Solar- und konventionellen System (s. Kapitel 6, Betriebserfahrungen) 

konnte der Messbetrieb zur Kontrolle des garantierten Energieertrages erst im September 

2000 aufgenommen werden. Das Messjahr musste jedoch im Mai 2001 abgebrochen werden, da ab 

Juni 2001 die Heizzentrale saniert wurde. Im Zuge der sehr umfangreichen Baumaßnahmen wurden 

die meisten der im Keller installierten Solarkomponenten demontiert und mehr als 1½ Jahre lang eingelagert. 

Nur die Solarpufferspeicher und deren Verrohrung untereinander blieben stehen. Das Kollektorfeld 

wurde während dieser Zeit entleert. 

Die Neuinstallation der demontierten Solarkomponenten erfolgte im Frühjahr 2003. Die Verrohrung 

im Heizungskeller wurde mit neuen Rohren ausgeführt, da die Be- und Entladewärmetauscher an 

neuen Positionen aufgestellt werden mussten und deshalb die alten Rohre nicht benutzt werden 

konnten. Die Messtechnik war ab Mai 2003 wieder vollständig betriebsbereit. 

3.2 Auslegungsverbrauch der Solaranlage 

Die Verbrauchsmessung zur Planung der Solaranlage wurde 1994 mit einem bauseits vorhandenen 

Wasserzähler durchgeführt. Die Messung ergab einen Warmwasserverbrauch bei 60 °C im Nachheizspeicher 

von 28 m³/d an den Werktagen Montag bis Freitag. Abbildungen 1 und 2 zeigen die 

aus den Verbrauchsmessungen abgeleiteten Tages- und Jahresverbrauchsprofile zur Eingabe in das 

Simulationsprogramm T*SOL, so wie sie den Bietern zur Berechnung des zu garantierenden Systemertrages 

vorgelegt wurden. 

Mit dem Einbau der Messtechnik für die Solaranlage wurde hinter dem vorhandenen Wasserzähler, 

mit dem die vorbereitenden Verbrauchsmessungen durchgeführt wurden, ein zweiter Volumenzähler 

installiert. Beim Vergleich der Messwerte beider Zähler wurde während des Probebetriebes 

(2000/2001) festgestellt, dass mit dem älteren vorhandenen Wasserzähler (DN80) ca. 15 % mehr 

Volumen gemessen werden als mit dem neuen Zähler (DN32). Da der alte Zähler offenbar seit dem 

Einbau nicht mehr geeicht wurde (der letzte Vermerk auf dem Zähler datierte aus dem Jahre 1978), 

gehen wir davon aus, dass der neue Zähler genauer ist, und bei der Verbrauchsmessung ein um 

15 % zu hohes Volumen gemessen wurde, der tatsächliche Auslegungsverbrauch also nur knapp 

24 m³/d betrug. 

Legt man die im Teilprogramm 2 von Solarthermie-2000 festgelegte Standardauslastung von 1 m² 

Kollektorfläche pro 70 l zu erwärmendes Wasser zu Grunde, so wäre in Bezug auf den (um ca. 15 % 

zu hoch) gemessenen Auslegungsverbrauch von 28 m³/d eine Kollektorfläche von rd. 400 m² angemessen 

gewesen, bezogen auf den tatsächlichen Verbrauch von 24 m³/d eine Fläche von 340 m². 

Als Aufstellfläche für das Kollektorfeld kam das ca. 1.000 m² große Dach auf dem 2. OG des Atriumtraktes 

in Frage, wo rd. 240 m² Kollektorfläche installiert werden konnten. Auf die Nutzung zwei weiterer 

290 m² bzw. 240 m² großer Dachflächen auf sieben bzw. acht Stockwerke hohen Gebäuden 

wurde verzichtet, da das Kollektorfeld dann zu stark zergliedert worden (höhere Montagekosten) und 

ein höherer Aufwand zur regelungs- und strömungstechnischen Anpassung der Felder auf dann drei 

unterschiedlichen Stockwerkshöhen erforderlich gewesen wäre. 

Der Messfehler bei der Verbrauchsmessung führte somit zwar nicht zu einer Überdimensionierung 

des Solarsystems, hatte aber zur Folge, dass den Bietern ein zu hoher Verbrauch bzw. eine zu gute 

Auslastung der Solaranlage angegeben wurde, was dazu führt, dass höhere Nutzenergieerträge und 

günstigere solare Wärmepreise garantiert werden. Dadurch besteht die große Gefahr, dass der 

Planwert des solaren Wärmepreises in Realität überschritten wird.

- 10 - 

Auf die Kontrolle zur Einhaltung des garantierten Energieertrages hat ein geringerer Verbrauch keinen 

Einfluss, da Abweichungen des gemessenen Verbrauches vom Planwert in dem Kontrollverfahren 

berücksichtigt werden (weitere Informationen zum Kontrollverfahren des garantierten Ertrages 

sind in Kapitel 9 beschrieben). 

Warmwasserverbrauch [l] 

bei 60 °C im Nachheizspeicher 

2200 

2000 

1800 

1600 

1400 

1200 

1000 

800 

600 

400 

200 

0 

0:00 4:00 8:00 12:00 

Uhrzeit 

16:00 20:00 

Warmwasserverbrauch [l] 


2200 

2000 

1800 

1600 

1400 

1200 

1000 

800 

600 

400 

200 

0 

0:00 4:00 8:00 12:00 

Uhrzeit 

16:00 20:00 

Abbildung 1: Halbstundensummen (Tagesprofil) des Auslegungs-Warmwasserverbrauchs Montag bis 

Freitag (links) und an Samstagen und Sonntagen (rechts) 

30 

900 

Warmwasserverbrauch [in m³] 


25 

20 

15 

10 

5 

0 

Mo 

Mo 

Warmwasserverbrauch [m³] 


800 

700 

600 

500 

400 

300 

200 

100 

0 

Jan Mär Mai Jul Sep Nov 

Abbildung 2: Tagessummen (Wochenprofil, links) und Monatssummen (Jahresprofil, rechts) des Auslegungs-Warmwasserverbrauchs

- 11 - 

Altenheim Manzostr. München 

Auslegungswerte des Warmwasserverbrauchs: 

Werktag (Mo - Fr): 28 m³ (100 %-Wert) 

Wochenmittel: 26,4 m³/d 

Uhrzeit Montag - Freitag Samstag Sonntag Tage Tages- 

Liter % Liter % Liter % summen 

00:00 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 m³ % 

00:30 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 Montag 28,0 100 

01:00 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 Dienstag 28,0 100 

01:30 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 Mittwoch 28,0 100 

02:00 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 Donnerstag 28,0 100 

02:30 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 Freitag 28,0 100 

03:00 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 Samstag 22,4 80 

03:30 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 Sonntag 22,4 80 

04:00 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 Mittelwert 26,4 

04:30 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 Summe 184,8 

05:00 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 

05:30 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 

06:00 571,2 2,04 0,0 0,00 0,0 0,00 

06:30 576,8 2,06 456,4 1,63 456,4 1,63 

07:00 1590,4 5,68 462,0 1,65 462,0 1,65 

07:30 1590,4 5,68 1271,2 4,54 1271,2 4,54 

08:00 2200,8 7,86 1271,2 4,54 1271,2 4,54 

08:30 2200,8 7,86 1761,2 6,29 1761,2 6,29 

09:00 999,6 3,57 1761,2 6,29 1761,2 6,29 

09:30 999,6 3,57 800,8 2,86 800,8 2,86 

10:00 999,6 3,57 800,8 2,86 800,8 2,86 

10:30 999,6 3,57 800,8 2,86 800,8 2,86 

11:00 1201,2 4,29 800,8 2,86 800,8 2,86 

11:30 1201,2 4,29 960,4 3,43 960,4 3,43 

12:00 599,2 2,14 960,4 3,43 960,4 3,43 

12:30 599,2 2,14 478,8 1,71 478,8 1,71 Monate Monats- 

13:00 1450,4 5,18 478,8 1,71 478,8 1,71 summen 

13:30 1450,4 5,18 1159,2 4,14 1159,2 4,14 l % 

14:00 999,6 3,57 1159,2 4,14 1159,2 4,14 Januar 887.040 110 

14:30 999,6 3,57 800,8 2,86 800,8 2,86 Februar 798.336 108 

15:00 501,2 1,79 800,8 2,86 800,8 2,86 März 864.360 105 

15:30 501,2 1,79 400,4 1,43 400,4 1,43 April 784.000 100 

16:00 588,0 2,10 400,4 1,43 400,4 1,43 Mai 800.800 100 

16:30 588,0 2,10 470,4 1,68 470,4 1,68 Juni 715.680 90 

17:00 999,6 3,57 470,4 1,68 470,4 1,68 Juli 817.600 100 

17:30 999,6 3,57 800,8 2,86 800,8 2,86 August 817.600 100 

18:00 700,0 2,50 800,8 2,86 800,8 2,86 September 834.960 105 

18:30 700,0 2,50 560,0 2,00 560,0 2,00 Oktober 876.960 108 

19:00 431,2 1,54 560,0 2,00 560,0 2,00 November 868.560 110 

19:30 431,2 1,54 344,4 1,23 344,4 1,23 Dezember 812.000 100 

20:00 165,2 0,59 344,4 1,23 344,4 1,23 Summe (m³) 9877,9 

20:30 165,2 0,59 131,6 0,47 131,6 0,47 

21:00 0,0 0,00 131,6 0,47 131,6 0,47 

21:30 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 

22:00 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 

22:30 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 

23:00 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 

23:30 0,0 0,00 0,0 0,00 0,0 0,00 

Tagessummen 28.000 100,00 22.400 80,00 22.400 80,00 

Speichertemp. 60 60 60 

Tabelle 1: Tabellarisch aufbereitete Tages-, Wochen- und Jahresprofile des Auslegungs- 

Warmwasserverbrauchs

- 12 - 

4 Funktionsbeschreibung 

4.1 Solaranlage und Nachheizsystem 

Das 239 m² große Kollektorfeld ist auf das Flachdach des 2. Obergeschosses (OG) des Atriumtraktes 

aufgeständert (Abbildung 3). Das Flachdach besteht aus einer ca. 1 m hohen statisch tragfähigen 

Holzständerkonstruktion, die auf der Betondecke des 2. OG befestigt ist. Die Aufständerkonstruktion 

des Kollektorfeldes ist auf lose auf dem Dach liegende Betonschwellen geschraubt, die zum Schutz 

gegen Beschädigungen der Dachhaut mit einer Gummimatte unterlegt sind. 

Abbildung 3: Teilansicht des Kollektorfeldes auf dem Dach des Altenheimes 

Das Kollektorfeld besteht aus vier parallel durchströmten Hauptfeldern, jedes Hauptfeld ist wiederum 

in vier Teilfelder aufgeteilt, die je nach Teilfeldgröße aus 5 bis 10 parallel geschalteten 1,7 m² großen 

Kollektoren bestehen (Abbildung 4). Die einfache Länge der Hauptleitung der Kollektorkreisverrohrung 

vom Dach zum Kollektorkreis-Wärmetauscher im Heizungskeller beträgt 105 m, wovon ca. 80 m 

erdverlegt sind unter Gehwegplatten. Alle übrigen Komponenten der Solaranlage (Sicherheitstechnik, 

Solarspeicher etc.) sind im Heizungskeller installiert.

- 13 - 

Feld 3: 40 Kollektoren 

TKF3 


TKF4 

Innenhof 



TKF2 

T1 

T 

Koll 

TKF1 

Solarthermie-2000 

(032 9652 E) 

Solaranlage im Hans Sieber-Haus in München Manzostraße 

Kollektorfeldverrohrung 

ZfS 

Abbildung 4: Verrohrung des Kollektorfeldes

- 14 - 

Abbildung 5: Zwei der insgesamt drei Solar-Pufferspeicher (je 4,7 m³) 

Abbildung 6 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Solaranlage mit Mess- und Regelfühlern. Die Solarstrahlung 

wird in den Kollektoren in Wärme umgewandelt und mit Hilfe eines Gemisches aus Wasser 

mit Frost-/Korrosionsschutzmittel über die Pumpe P1, den Beladewärmetauscher und Pumpe P2 in 

die drei je 4,7 m³ großen Solar-Pufferspeicher transportiert. Diese sind mit Heizwasser (kein Trinkwasser) 

gefüllt und sollen die Solarenergie zwischenlagern, um den üblichen Zeitunterschied zwischen 

Energieangebot (Einstrahlung) und -bedarf (Warmwasserverbrauch) auszugleichen. Mit der 

Pumpe P3 und über den Entlade-Wärmetauscher wird die gespeicherte Solarwärme immer dann an 

das Trinkwasser übertragen, wenn Warmwasser gezapft wird, ähnlich wie in einem Durchlauferhitzer. 

Der Solaranlage nachgeschaltet ist die konventionelle Nachheizung in Verbindung mit einer Anlage 

zur thermischen Desinfektion der Firma Cetetherm zum Schutz vor Legionellenwachstum. Das Prinzip 

dieser Desinfektion besteht darin, das Trinkwasser zunächst über 60 °C zu erwärmen (hier: 

65 °C) und anschließend wieder auf die gewünschte Zirkulations-Vorlauftemperatur abzukühlen. Die 

Abkühlung erfolgt mit dem einströmenden Kaltwasser (hier: solar vorgewärmtes Wasser) und dem 

Zirkulationsrücklauf aus den Stationen in einem Rückkühl-Wärmetauscher. Da in der Küche ohnehin 

65-grädiges Wasser benötigt wird, muss in dieser Anlage lediglich der Volumenanteil rückgekühlt 

werden, der zu den Verbrauchsstellen im Wohnbereich (Station) führt. Die Vorlauftemperatur zu diesen 

Verbrauchsstellen beträgt 50 °C.

TVV1 

TNA11 TNA12 

1000 l 1000 l 

TVZ12 

Kaltwasser 

- 15 - 

NST Stromverbrauch von: P1, P2, P3, Regelung 

TVZ22 

TVZ21 

TVZ11 

Station 50°C Küche 65 °C 

Reaktionsbehälter 

Rück- 

kühl- 

WT 

Nachheizung 

T1 

239 m² 

EI1 EI2 TA1 

TKF1 

TKF2 

TKF3 

TKF4 

Solar-Pufferspeicher 

3 x 4,7 m³ 

T Koll 

TPS2.2 

TPS3.1 

TPS2.1 

TPS1.1 

T4 T5 T7 

TPS1.2 

TPS3.2 

T3 TPS3.3 

T2 T6 T8 

TKT1 

TSP1 

TSS1 

TSV1 

TRW1 

HP1 

P1 

VKT 

TKT2 

TSP2 

HP2 

P2 

VSP 

TRaum 

HP3 

P3 

VSS VSV 

TSS2 

TSV2 

TRW2 

zu 

1. Impuls-Verdoppler 

2. Impuls-Verdoppler 

Enthärtung 

Logger 

Beladen 

Entladen 

Sonstige Volumenströme 

000 

kWh 

Abbildung 6: Prinzipschaltbild der Solaranlage und des Nachheizsystems mit Mess- und Regelfühlern

- 16 - 

4.2 Regelung der Solaranlage 

4.2.1 Laderegelung 

Allgemeine Beschreibung 

Die Kollektorpumpe P1 schaltet ein, wenn 

– die Temperatur im Kollektor (T1, gemessen auf dem Absorberblech) einen Mindestwert erreicht hat 

– und eine ausreichend hohe Temperaturdifferenz zwischen Kollektorfühler (T1) und Solarspeicher 3 

unten (T3) erreicht ist 

– und die Temperatur im Solarspeicher 1 oben (T4) unterhalb einer Maximaltemperatur liegt 

(– und die Temperatur im Solarspeicher 3 unten (T3) unterhalb einer Maximaltemperatur liegt 

s. unten stehende Erläuterung). 

P1 schaltet aus, wenn eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist. 

Die Speicherladepumpe P2 schaltet ein, wenn 

– eine ausreichend hohe Temperaturdifferenz zwischen Kollektorkreis (T2; Eintritt in den Solarwärmetauscher) 

und Solarspeicher 3 unten (T3) erreicht ist 

– und die Temperatur im Solarspeicher 1 oben (T4) unterhalb einer Maximaltemperatur liegt 

(– und die Temperatur im Solarspeicher 3 unten (T3) unterhalb einer Maximaltemperatur liegt 

s. unten stehende Erläuterung). 

P2 schaltet aus, wenn eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist. 

Die Begrenzung der Speichertemperatur auf den zulässigen Maximalwert erfolgt mit dem Sunstar- 

Laderegler standardmäßig nur durch den Regelfühler T3 im Speicher 3 unten. Dazu wird die 

T max -Einstellung am Laderegler auf ca. 80 °C gesetzt in der Annahme, dass in Speicher 1 oben dann 

die maximal zulässige Speichertemperatur von 90 °C erreicht ist. Ein separater Fühler im Speicher 1 

oben, dort wo die höchste Speichertemperatur auftritt, ist an diesem Laderegler nicht vorhanden. Auf 

Empfehlung der ZfS wurde deshalb zusätzlich ein Thermostat mit Temperaturfühler T4 in Speicher 1 

oben installiert, der die Kollektorkreis- und Ladepumpe abschaltet, wenn im Speicher 1 oben 90 °C 

erreicht sind. 

Der Einstellwert für die standardmäßige T max -Begrenzung im Laderegler wurde auf den Maximalwert 

von T3 max = 90 °C gestellt. Die im Laderegler integrierte T max -Funktion wird damit defacto umgangen, 

da zuerst immer der im Speicher 1 oben montierte Temperaturfühler T4 anspricht, bevor T3 den Maximalwert 

erreicht. Da die T max -Funktion des Ladereglers im Prinzip jedoch immer noch aktiviert ist, 

wird sie in der Regelbeschreibung kursiv und in Klammern geschrieben. 

Mathematische Beschreibung 

Die mathematische Beschreibung der Laderegelung ist in der hier beschriebenen Detailliertheit nicht 

den Herstellerunterlagen zu entnehmen. Sie wurde erst nach mehrmaliger Rücksprache zusammen 

mit dem Hersteller (Entwicklungsbüro Herbert Gräßl) erstellt. 

Kollektorkreispumpe P1 

Funktion Beschreibung formelmäßig Beschreibung lt. Einstellwert 

P1 ein wenn T1 > T1 min + 2,5 K Hysterese T1 > 27,5 °C 

und wenn T1 > T3 + ∆T 1-3 + 0,75 K Hysterese T1 > T3 + 3,75 K 

und wenn T4 < T4 max T4 < 90 °C 

(und wenn T3 < T3 max T3 < 90 °C) 

P1 aus wenn T1 < T1 min - 2,5 K Hysterese T1 < 22,5 °C 

oder wenn T1 < T3 + ∆T 1-3 - 0,75 K Hysterese T1 < T3 + 2,25 K 

oder wenn T4 > T4 max T4 > 90 °C 

(oder wenn T3 > T3 max T3 > 90 °C)

- 17 - 

Ladepumpe P2 

P2 ein wenn T2 > T3 + ΔT 2-3 + 0,75 K Hysterese T2 > T3 + 4,75 K 


(und wenn T3 < T3 max T3 < 90 °C) 

P2 aus wenn T2 < T3 + ΔT 2-3 - 0,75 K Hysterese T2 < T3 + 3,25 K 

oder wenn T4 > T4 max T4 > 90 °C 

(oder wenn T3 > T3 max T3 > 90 °C) 

variable, am Laderegler einstellbare Größen 

● T1 min = 25 K 

● ΔT 2-3 = 4 K 

● T3 max = 90 °C 

feste, nicht einstellbare Größen 

○ 2,5 K und 0,75 K Hysterese 

○ ∆T 1-3 = 3 K nur veränderbar durch Austausch eines Widerstandes. 

am Thermostat einstellbare Größe 

● T4 max = 90 °C 

4.2.2 Entladeregelung 

Die Speicher-Entladepumpe P3 sollte nur dann in Betrieb gehen, wenn folgende Bedingungen 

gleichzeitig erfüllt sind: 

1. Es wird Warmwasser gezapft. 

2. Die Temperatur im obersten Teil des wärmsten Pufferspeichers (Speicher 1) ist höher als die des 

Kaltwassers. 

Die Entladepumpe soll ausschalten, wenn eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist. 

Für eine optimale Effizienz des Entladewärmetauschers sollten außerdem die Volumenströme auf 

seinen beiden Seiten zu jeder Zeit etwa gleich groß sein. Da das Zapfvolumen eine hohe Dynamik 

hat und starken Schwankungen unterliegt, muss P3 dieser Dynamik annähernd folgen können. 

Für die Einhaltung der ersten Einschaltbedingung und zur Nachbildung der Zapf-Dynamik wird der 

Zapf-Volumenstrom über ein Impulssignal gemessen (Zähler VSV). Der Volumenzähler hat eine Auflösung 

von 1 l/Impuls, d.h. er überträgt pro Liter Zapfvolumen 1 Impuls an den Entladeregler. Jeder 

Impuls bewirkt, dass P3 eine bestimmte Zeit lang läuft. Dabei wird die sinusförmige Spannungsversorgung 

des Pumpenmotors im Nulldurchgang ein- und ausgeschaltet. 

Die Laufzeit der Pumpe kann pro Zapf-Volumenimpuls durch eine sog. Impulsbreiteneinstellung zwischen 

0,5 und 3 Sekunden variiert werden (eingestellt sind 0,8 Sekunden). Kommt innerhalb dieser 

0,8 Sekunden ein neuer Impuls, so starten ab seinem Eintreffen die 0,8 Sekunden neu. Die Pumpe 

läuft also nur dann dauernd, wenn die Impulsfrequenz des Zapfvolumengebers mindestens 1,25 Hz 

(1/0,8 sec.) beträgt; sie fördert dann den ihr möglichen Maximalvolumenstrom von 4,5 m³/h. 

Idealerweise ist die Impulsbreite so eingestellt, dass die Pumpe erst dann dauernd läuft, wenn der 

Zapfvolumenstrom mindestens genau so groß ist wie das maximale Fördervolumen der Entladepumpe, 

also 4,5 m³/h. Der Einstellwert von 0,8 sec/Imp entspricht demnach der Idealeinstellung für diese 

Pumpe. 

Vor Sanierung der Heizzentrale, als noch die Sauna und das Hallenbad betrieben wurden, kam es in 

den Morgenstunden regelmäßig vor, dass der Zapfverbrauch 4,5 m³/h oder mehr erreichte und die 

Pumpe eine Zeit lang durchlaufen konnte. Bei Zapfdurchflüssen < 4,5 m³/h, die auch vor Schließung 

von Sauna und Hallenbad immer während des Tages vorlagen, kommen die Impulse in größerem

- 18 - 

Abstand als 0,8 Sekunden. Die Folge ist, dass die Pumpe nach 0,8 Sekunden abschaltet, beim nächsten 

Impuls wieder einschaltet. Die Pumpe schaltet auf diese Weise viele tausend Mal am Tag. Seitdem 

die Sauna und das Hallenbad geschlossen sind, beträgt die Zapfspitze nur noch ca. 2 m³/h, sodass 

die Pumpe immer im Taktbetrieb läuft und zu keiner Zeit durchläuft. 

Zapfdurchflüsse > 4,5 m³/h, die früher sehr häufig am frühen Morgen vorkamen (kurzzeitig bis 

8 m³/h), kann die Pumpe nicht "nachfahren". Diese Zapfspitzen werden nicht mehr so hoch erwärmt 

wie niedrigere Zapfmengen, da die Übertragungsleistung des Wärmetauschers hier wesentlich vom 

Maximal-Volumenstrom im Entladekreis begrenzt wird. Messergebnisse zur Entladeregelung sind in 

Kapitel 7.2 beschrieben. 

Weiterhin soll die Temperatur des Trinkwassers am Austritt aus dem Wärmetauscher (T6) einen 

Sollwert nicht überschreiten (eingestellt: vor Sanierung 60 °C, nach Sanierung 65 °C). Ist das aus 

Solarspeicher 1 ausströmende Heizwasser wärmer als der eingestellte Sollwert, wird die vom Zapfimpuls 

vorgegebene Taktrate (und damit der Volumenstrom im Entladekreis bzw. die am WT übertragene 

Wärmemenge) so stark verringert, bis der eingestellte Temperaturgrenzwert des Trinkwassers 

(T6 max ) eingehalten wird. 

Zur Einhaltung der 2. Einschaltbedingung (Puffer ausreichend warm) ist an das Regelgerät ein Temperaturfühler 

angeschlossen, der P3 frei gibt, wenn Speicher 1 oben eine bestimmte Mindesttemperatur 

(T5 min ) überschreitet. Diese Temperatur sollte bei einem korrekt dimensionierten Entladewärmetauscher 

(logarithmische Temperaturdifferenz ca. 5 K; /4/) nicht tiefer, aber auch nicht höher als ca. 

6 bis 8 K über der Kaltwassertemperatur liegen. Da sich diese jahreszeitlich ändert (Sommer: 14 °C; 

Winter: 6 °C), muss die Reglereinstellung an diesem Gerät regelmäßig manuell nachgeführt werden. 

Ist die Temperatur zu niedrig eingestellt, würde P3 bei einer Zapfung auch dann einschalten, wenn in 

Speicher 1 keine ausreichende Solarwärme vorhanden ist, ist sie zu hoch, bleibt solare Restwärme in 

den Speichern, die nicht genutzt werden kann. 

Besser ist es, die Temperaturdifferenz (ΔT) zwischen Speicher 1 oben und dem Kaltwasser direkt zu 

erfassen. Auf Veranlassung der ZfS wurde ein entsprechender ΔT-Regler nachgerüstet. Die im Entladeregler 

integrierte T min -Funktion kann, ähnlich wie bei der Laderegelung, dadurch umgangen werden, 

indem T min am Regler auf den kleinst möglichen Wert gestellt wird. Da die T min -Funktion des 

Ladereglers auch im Prinzip noch aktiviert ist, wird sie in der Regelbeschreibung wiederum kursiv und 

in Klammern geschrieben. 

Mathematische Beschreibung 

Funktion Beschreibung formelmäßig Beschreibung lt. Einstellwert 

P3 ein wenn 

Zapf-Volumenimpuls von VSV vorhanden 

(1 Impuls pro Liter) 

mindestens 1 Liter gezapft wird 

Laufzeit P3 pro Zapfimpuls = t P3 

t P3 = 0,8 sec/Imp 


und wenn T7 > T8 + ΔT 7-8 + 2,5 K Hysterese T7 > T8 + 8 K 

(und wenn T5 > T5 min ) 

P3 aus wenn Zapf-Volumenimpuls nicht vorhanden Zapf-Volumenimp. nicht vorh. 

oder T6 > T6 max T6 > 60 °C 

oder wenn T7 < T8 + ΔT 7-8 - 2,5 K Hysterese T7 < T8 + 3 K 

(oder wenn T5 < T5 min )

- 19 - 

Einstellwerte am Entladeregler: 

Da am Entladeregler keine beschrifteten Skalen vorhanden sind, können Regeleinstellungen nur 

grob vorgenommen werden. Die Einstellwerte wurden mittels der installierten Messtechnik ermittelt. 

● Impulsbreite t P3 = ca. 0,8 sec 

● T6 max = ca. 60 °C 

(● T5 min = kleinster Wert) 

Eine Hysterese für die Temperaturschaltpunkte existiert nicht. 

am ∆T-Regler einstellbare Größe 

● ∆T 7-8 = 5,5 K 

am ∆T-Regler feste, nicht einstellbar Größe 

○ 2,5 K Hysterese 

5 Messtechnik 

5.1 Installierte Messsensoren 

Tabelle 2 zeigt eine Übersicht über die erfassten Messgrößen. Die Einbaupositionen der Messfühler 

sind in Abbildung 6 zusammen mit denen der Regelfühler dargestellt. Im Datenerfassungsgerät 

(Logger) werden Leistungen (kW), Volumenströme (m³/h) und Temperaturen (°C) alle 10 sec, die 

Pumpenlaufzeiten alle 2 sec erfasst und als 5-min-Mittelwert gespeichert. Kürzere Speicherintervalle 

(< 5 min) sind möglich, um so das dynamische Anlagenverhalten über begrenzte Zeiträume kontrollieren 

zu können. 

Von vielen Messgrößen werden zusätzlich die Maximum- und/oder Minimumwerte innerhalb des Mittelungsintervalls 

gespeichert, da sie zusätzliche Informationen zum Anlagenverhalten geben und zur 

Kontrolle der Messdaten herangezogen werden. Bei einem eventuellen Defekt an einem Messsensor 

kann anhand der dann gemessenen Maximum- oder Minimumwerte festgestellt werden, dass die 

abgespeicherten Mittelwerte falsch sind und korrigiert werden müssen.

- 20 - 

EI1 spezifische Gesamtstrahlungsleistung in Kollektorebene W/m² 

EI2 spezifische Gesamtstrahlungsleistung horizontal W/m² 

PKT Wärmeleistung Kollektorkreis (VKT; TKT1; TKT2) kW 

PSP Wärmeleistung Beladung Pufferspeicher (VSP; TSP1; TSP2) kW 

PSS Wärmeleistung Entladung Pufferspeicher (VSS; TSS1; TSS2) kW 

PSV Wärmeleistung Solarsystem (VSV; TSV1; TSV2) kW 

PVV Wärmeleistung Warmwasserbereitung (VSV; TVV1; TSV2) kW 

PST elektrische Leistung Strombedarf Solarsystem (P1, P2, P3, Regelung) kW 

VKT Volumenstrom im Kollektorkreis m³/h 

VSP Volumenstrom im Pufferspeicher-Ladekreis m³/h 

VSS Volumenstrom im Pufferspeicher-Entladekreis m³/h 

VSV Volumenstrom Warmwasserverbrauch (Zapfvolumenstrom) m³/h 

(Impulsverdoppelung durch Trennschaltgerät) 

HP1 Betriebsstunden Pumpe P1 Kollektorkreis h 

HP2 Betriebsstunden Pumpe P2 Beladung Pufferspeicher h 

HP3 Betriebsstunden Pumpe P3 Entladung Pufferspeicher h 

TKF1 Temperatur Kollektorfeld 1 Austritt °C 




TKOLL Temperatur des Absorbers in einem Kollektor (neben Regelfühler T1) °C 

TKT1 Temperatur Kollektorkreis Warmseite °C 

TKT2 Temperatur Kollektorkreis Kaltseite °C 

TSP1 Temperatur Beladung Pufferspeicher Warmseite °C 

TSP2 Temperatur Beladung Pufferspeicher Kaltseite °C 

TSS1 Temperatur Entladung Pufferspeicher Warmseite °C 

TSS2 Temperatur Entladung Pufferspeicher Kaltseite °C 

TSV1 Temperatur Austritt Solarsystem °C 

TSV2 Temperatur Eintritt Solarsystem (Kaltwassertemperatur) °C 

TVV1 Temperatur Austritt Nachheizspeicher an Station °C 

TVZ11 Temperatur Zirkulation Vorlauf Küche °C 

TVZ12 Temperatur Zirkulation Rücklauf Küche °C 

TVZ21 Temperatur Zirkulation Vorlauf Station °C 

TVZ22 Temperatur Zirkulation Rücklauf Stationen °C 

TPS11 Temperatur Pufferspeicher 1 oben °C 

TPS12 Temperatur Pufferspeicher 1 unten °C 


TPS22 Temperatur Pufferspeicher 2 unten °C 


TPS32 Temperatur Pufferspeicher 3 unten (20 cm über Regelfühler T3) °C 

TPS33 Temperatur Pufferspeicher 3 unten (in Höhe Regelfühler T3) °C 

TNA11 Temperatur Nachheizspeicher 1 oberes Drittel °C 

TNA21 Temperatur Nachheizspeicher 2 oberes Drittel °C 

TA1 Außentemperatur am Kollektorfeld °C 

TRAUM Raumtemperatur im Heizungskeller °C 

Tabelle 2: Erfasste Messgrößen

- 21 - 

Zur Bilanzierung von längeren Zeiträumen und zur Berechnung von Systemkennwerten werden die 

Strahlungsleistung auf das Kollektorfeld sowie Energien und Volumina berechnet. 

EIK Gesamtstrahlungsleistung auf die aktive Absorberfläche (238,7 m²) kW 

EIT1 spezifische Gesamtstrahlungsenergie in Kollektorebene kWh/m² 

EIT2 spezifische Gesamtstrahlungsenergie horizontal kWh/m² 

EITK Gesamtstrahlungsenergie auf die aktive Absorberfläche (238,7 m²) kWh 

QKT Energie aus Kollektorkreis kWh 

QSP Energie in den Pufferspeicher (Beladung Pufferspeicher) kWh 

QSS Energie aus dem Pufferspeicher (Entladung Pufferspeicher) kWh 

QSV Energie aus dem Solarsystem (solare Nutzenergie) kWh 

QVV Energie für Warmwasserbereitung kWh 

NST Stromverbrauch des Solarsystems (P1, P2, P3, Regelung) kWh 

KT Umwälzvolumen im Kollektorkreis m³ 

SP Umwälzvolumen im Pufferspeicher-Ladekreis m³ 

SS Umwälzvolumen im Pufferspeicher-Entladekreis m³ 

SV Warmwasserverbrauch (Zapfvolumen) m³ 

Tabelle 3: Berechnete Strahlungsleistung, Energien und Volumina 

Zusätzlich zur elektronischen Datenerfassung werden die Zählerstände der o.g. Volumenzähler, des 

Stromzählers und eines Wärmemengenzählers zur Messung der solaren Nutzenergie (zugehörige 

Temperaturfühler: TRW1 und TRW2 in Abbildung 6) 1 x pro Woche in Messblätter eingetragen und 

von der ZfS zur Redundanzüberprüfung ausgewertet. 

5.2 Definition der wichtigsten Kennzahlen des Solarsystems 

Die wichtigsten Kennzahlen des Solarsystems sind wie folgt definiert: 

Auslastung 

Die Auslastung gibt an, wie viel Liter Zapfvolumen (SV) täglich pro Quadratmeter aktiver Absorberfläche 

zur Erwärmung durch das Solarsystem geleitet werden. Die Auslastung ist ein wichtiges Merkmal 

für die Dimensionierung des Solarsystems. Knapp ausgelegte Anlagen zur reinen Trinkwassererwärmung 

liegen bei ca. 60 bis 70 l/(d•m² Abs ) oder darüber. Großzügig dimensionierte Systeme haben 

eine Auslastung von ca. 50 bis 60 l/(d•m² Abs ), unter 50 l/(d•m² Abs ) liegt i.d.R. eine Überdimensionierung 

vor. 

Kollektorkreisnutzungsgrad g K 

Der Kollektorkreisnutzungsgrad ist das Verhältnis von Wärme, die aus dem Kollektorkreis an den 

Wärmetauscher (Primärseite) abgegeben wurde, zur Gesamtstrahlungsenergie, die im gleichen Zeitraum 

auf die aktive Absorberfläche auftraf. Die Messung der Wärmeabgabe aus dem Kollektorkreis 

birgt jedoch erhebliche Unsicherheiten. So wäre es erforderlich, dass für die Wärmemengenberechnung 

die Wärmekapazität und Dichte des Wärmeträgers in Abhängigkeit der Konzentration und der 

Temperatur bestimmt werden, was mit zusätzlichen Messungenauigkeiten verbunden ist. Weiterhin 

sind die verwendeten Volumenzähler nur für Wasser geeicht (eine Eichung auf den Wärmeträger 

wäre mit erheblichen Kosten verbunden), sodass die Volumenmessung im Kollektorkreis ebenfalls 

Unsicherheiten aufweist. Daher wird die Energieabgabe des Kollektorkreis-Wärmetauschers (Sekundärseite) 

für die Berechnung des Kollektorkreisnutzungsgrades benutzt, weil dort die bekannten 

Stoffwerte von Wasser verwendet werden können. Rechnerisch werden damit die Wärmeverluste am 

Kollektorkreis-Wärmetauscher dem Kollektorkreis zugeschlagen. Da diese Verluste jedoch minimal 

sind, ist der hierbei gemachte Fehler kleiner als der, der bei der Messung im Kollektorkreis gemacht 

wird. 

g K 

Energie Beladung Pufferspeicher 

 

Gesamtstrahlungsenergie auf aktive Absorberfläche 

 

QSP 

100 % 

EITK

- 22 - 

Solarsystemnutzungsgrad brutto g SB und netto g SN 

Der Systemnutzungsgrad ist das Verhältnis von solarer Nutzenergie, die aus dem Solarsystem an 

das konventionelle System abgegeben wurde, zur Strahlungsenergie, die im gleichen Zeitraum auf 

die aktive Absorberfläche auftraf. 

g SB 

Nutzenergie des Solarsystems 

 


 

QSV 

EITK 

100 % 

g SN 

Nutzenergie des Solarsystems - Stromverbrauch des Solarsystems 

 


 

QSV - NST 

100 % 

EITK 

Solarer Zapf-Deckungsanteil brutto D SB_Zapf und netto D SN_Zapf 

Der solare Zapf-Deckungsanteil ist der Anteil der solaren Nutzenergie am Energiebedarf für die Erwärmung 

des gezapften Warmwassers. Der Energieaufwand zur Deckung der Verluste der beiden 

Zirkulationsstränge Küche und Stationen sowie der in dem konventionellen Nachheizspeicher ist hier 

nicht enthalten. 

D SB_Zapf 

D SN_Zapf 

Nutzenergie des Solarsystems QSV 

 

100 % 

Energie für Warmwasserbereitung QVV 

Nutzenergie des Solarsystems - Stromverbrauch des Solarsystems 

 

Energie für Warmwasserbereitung 

 

QSV - NST 

100 % 

QVV 

Arbeitszahl des Solarsystems A 

Die Arbeitszahl beschreibt das Verhältnis von gelieferter Nutzenergie aus dem Solarsystem zur aufgewendeten 

elektrischen Hilfsenergie (ohne Stromverbrauch für die Messtechnik). Sie gibt an, wie 

viel kWh solarer Nutzenergie pro eingesetzter kWh Strom geliefert wurden. 

Nutzenergie des Solarsystems 

A 

Stromverbrauch des Solarsystems 

 

QSV 

NST 

6 Betriebserfahrungen 

Im Oktober 1999 wurde die Anlage (inkl. Einbau der Messtechnik) fertig gestellt und mit dem Probebetrieb 

begonnen. Aufgrund von Störungen, die sowohl im Solarsystem als auch im konventionellen 

Teil auftraten, begann der Messbetrieb zur Kontrolle des garantierten Energieertrages zunächst am 

13.7.2000, wurde aber danach wegen erneuter Probleme auf Anfang September 2000 verlegt. Wegen 

der Sanierung der Heizzentrale wurde die Messphase im Mai 2001 abgebrochen und konnte erst 

nach Einbau des Dosier-Warmwasserzählers ab Ende August 2003 weitergeführt werden. 

Ohne die installierte Messtechnik, die in diesem Umfang nicht zur Standardausrüstung einer Solaranlage 

gehört, und ohne die ständige Betreuung durch die ZfS wären viele der im Folgenden beschriebenen 

Mängel nicht oder erst sehr spät entdeckt worden. Die meisten der im Folgenden beschriebenen 

Probleme traten vor Sanierung der Heizzentrale auf. 

Fehlströmungen im Lade- und Entladekreis 

Wenn nur eine der beiden Pumpen im Speicherkreis in Betrieb war (P2 oder P3), wurde die ausgeschaltete 

Pumpe von einem Teilstrom überströmt mit der Folge, dass der Lade- bzw. Entlade-Volumenstrom 

nicht vollständig durch die Speicher fließt. Das Überströmen wurde durch den Einbau stärkerer 

Federn in die Rückschlagklappen der jeweiligen Kreise unterbunden (Druckabfall alte Federn:

- 23 - 

50 mbar, neue Federn: zunächst probeweise 500 mbar, dann reduziert auf 300 mbar im Ladekreis; 

200 mbar im Entladekreis). Die Fördervolumina der Pumpen sind durch den Einbau der stärkeren 

Federn nicht merklich abgesunken (P2: 4,2 m³/h; P3: 4,5 m³/h). 

Eingefrorene Leitung im Speicher-Ladekreis 

Die Frischluft für die alten Niederdruckdampfkessel wurde durch Lüftungsklappen angesaugt, die 

sich in Nähe der Solarspeicher befanden. Ein Teilstrom der angesaugten Luft strömte dabei offenbar 

dicht über den Boden des Heizungskellers, wo sich auch Teile der Ladekreis-Verrohrung befinden. 

Als im Februar 2000 die Außenluft auf -14 °C abkühlte, ist das Wasser in dem ungedämmten Volumenzähler 

VSP und möglicherweise auch an nicht gedämmten Flanschverbindungen der Ladepumpe 

eingefroren. Der Volumenzähler wurde dabei zerstört und musste ausgewechselt werden. Die Vereisungsgefahr 

wurde provisorisch unterbunden, indem die unteren Lüftungsklappen des Ansaugschachtes 

geschlossen wurden. Nach der Erneuerung der Heizzentrale besteht keine Vereisungsgefahr 

mehr. 

Luft in den Solarspeichern 

Eine Verschraubung des zeitweise eingebauten Passstückes für den defekten Volumenzähler VSP 

war undicht, worauf der Druck im Speicherkreis abgefallen ist. Dadurch gelangte Luft in den Speicherkreis, 

was zur Folge hatte, dass die Entladepumpe kein Volumen mehr förderte, obwohl sie einschaltete. 

Nach Abdichtung des Passstückes und Entlüftung der Speicher funktionierte die Entladung 

wieder. 

Anfang August 2000 förderte die Entladepumpe wieder kein Volumen, weil erneut Luft in den Speicher 

gelangte. Die Nachfüllung und Entlüftung des Speichers brachten nur kurzzeitig eine Verbesserung. 

Nach zwei bis drei Tagen war der Druck im Speicher wieder abgesunken. Ursache für den 

Druckverlust war ein Haarriss in einer Delle auf der Wand von Speicher 1, die vermutlich von einem 

Transport- oder Einbauschaden herrührt. Der Riss wurde zugeschweißt. Ende Oktober 2000 wurde 

auf den Riss nach einer erneuten Undichtigkeit eine Blende geschweißt. 

Probleme im Warm- und Kaltwassernetz 

Im Trinkwassernetz sind zahlreiche Thermostatmischer installiert. In jedem Thermostatmischer befindet 

sich je ein Rückflussverhinderer (federbelasteter Kegel) im warmen und im kalten Zulauf. Sind 

die Kegel undicht, besteht die Gefahr, dass Kaltwasser in den Warmwasserstrang bzw. Warmwasser 

in den Kaltwasserstrang fließt, je nachdem, in welchem Zulaufstrang des Mischers der höhere Druck 

anliegt. 

Anfang 2000 haben wir erfahren, dass in einigen Toiletten warmes Wasser aus der Spülung strömt. 

Vermutlich stand dieser Fehler in Zusammenhang mit undichten Rückflussverhinderern. Zum Zeitpunkt 

der Planung der Solaranlage waren diese Probleme weder dem Planer noch der ZfS bekannt. 

Es ist zu befürchten, dass warme Toilettenspülung schon zum Zeitpunkt der Verbrauchsmessungen 

auftrat und der echte Warmwasserbedarf für Duschen, Küche, Therapiebäder etc. niedriger war als 

der gemessene Auslegungsverbrauch für die Solaranlage, der wegen der erst später festgestellten 

Ungenauigkeit des Volumenzählers ohnehin schon um ca. 15 % zu hoch lag. Unklar ist, wie hoch 

dieser unnötige Warmwasserverbrauch war. 

Im Zuge der Sanierungsarbeiten wurden auch die zahlreichen Thermostatmischer erneuert, sodass 

der Fehler inzwischen behoben ist. Warme Toilettenspülung tritt nicht mehr auf. 

Probleme bei Inbetriebnahme einer Anodix-Anlage 

Im Mai 2000 wurde u.a. eine DN50 große Anodix-Anlage zur Legionellen-Prophylaxe in den DN100 

großen Zulauf zu den damaligen 5.000-l-Nachheizspeichern installiert. Planung und Einbau dieser 

Anlagen waren weder mit der ZfS noch mit dem Planer oder dem Installateur der Solaranlage abgesprochen. 

Die Baumaßnahme ist ausführlich im 1. Zwischenbericht /7/ beschrieben, mit Schaltsche-

- 24 - 

mata vor und nach dem Umbau. Die nach Einbau dieser Anlage aufgetretenen Probleme werden hier 

nur kurz umrissen, da sie nur noch von historischem Interesse sind, weil die Anodix-Anlage im Zuge 

der Heizzentralensanierung demontiert wurde. Es soll aber dokumentiert bleiben, welche Schwierigkeiten 

in der Probephase auftraten. 

Für die Wirksamkeit der Legionellen-Prophylaxe mittels Anodix-Anlage war es erforderlich, dass nicht 

nur das gezapfte Trinkwasser, sondern auch die Zirkulation durch die Anodix-Anlage strömt, weshalb 

die Leitungsführung des Zirkulationsrücklaufes entsprechend verändert wurde. Dies führte dazu, 

dass insbesondere an morgendlichen Zapfspitzen ein hoher Volumenstrom von bis zu 17 m³/h 

(8 m³/h-Zapfvolumenstrom und bis zu 9 m³/h-Zirkulationsvolumenstrom) durch die DN50 große 

Anodix-Anlage strömte (zuvor strömten nur max. 8 m³/h Zapfvolumen durch eine DN100-Leitung). 

Dies verursachte einen erhöhten Druckabfall im Warmwassernetz. 

Nach dem Einbau der Anodix-Anlage gab es Reklamationen über zu kaltes Wasser und stark 

schwankender Austrittstemperatur aus einigen Mischern. Die genaue Ursache der Probleme kennen 

wir nicht. Möglicherweise bewirkte der erhöhte Druckabfall, dass Kaltwasser in die Warmwasser- 

Zapfstellen gedrückt wurde, was eventuell dadurch erleichtert wurde, dass Rückflussverhinderer im 

Trinkwassernetz nicht ordnungsgemäß funktionierten und somit der von der Anodix-Anlage verursachte 

Druckabfall nur Auslöser für die Offenlegung bestehender Mängel im Trinkwassernetz war. 

Um den Druckabfall zu verringern, wurde der Entladewärmetauscher der Solaranlage zeitweise über 

einen Bypass umgangen, wodurch eine Energieabgabe der Solaranlage nicht mehr möglich war. 

Daraufhin wurde die Anodix-Anlage ausgeschaltet und umgangen. Im August 2000 wurde die Anodix-Anlage 

erneut etwa zwei Wochen lang eingeschaltet, worauf es wiederum Probleme mit der 

Warmwasserversorgung gab. Danach wurde die Anodix-Anlage dauerhaft abgestellt und umgangen. 

Mit der Sanierung der Heizzentrale wurde die Anodix-Anlage demontiert. 

Falsch positionierter Wasserzähler für eine Dosieranlage 

Bei der Sichtung des Wiederaufbaus der Solaranlage nach Sanierung der Heizzentrale hat die ZfS 

festgestellt, dass in der Trinkwasserleitung hinter der Solaranlage ein Wasserzähler eingebaut war, 

der Teil einer Dosieranlage ist (Dosierung eines Mineralstoffs für enthärtetes Trinkwasser zur 

Schutzschichtbildung in den verzinkten Rohrleitungen des Trinkwassernetzes). Der Wasserzähler 

war nur bis 40 °C Betriebstemperatur zugelassen, konnte jedoch von der Solaranlage mit höheren 

Temperaturen beaufschlagt werden, wenn die Solarspeicher aufgewärmt sind. Damit der Wasserzähler 

nicht beschädigt wurde und die Dosieranlage funktionsbereit blieb, wurde die Austrittstemperatur 

aus der Solaranlage vorübergehend auf 40 °C begrenzt. Da ein Versetzen des Zählers in die Kaltwasserleitung 

vor dem Abzweig zur Solaranlage aufwändig gewesen wäre, hat sich der Betreiber entschlossen, 

den Dosier-Wasserzähler gegen einen temperaturbeständigeren Wasserzähler auszutauschen. 

Da sich der Einbau dieses Zählers seitens des Betreibers verzögerte, konnte die Begrenzung 

der Austrittstemperatur erst Ende August 2003 wieder aufgehoben werden.

- 25 - 

7 Auswertung der Messdaten 

7.1 Zapfvolumen 

Abbildung 7 und 8 zeigen Tagessummen des Warmwasserverbrauchs und Tagesmittelwerte der 

Austrittstemperatur aus den Nachheizspeichern. Solange das gesamte Zapfvolumen durch den Entladewärmetauscher 

strömte, was im Jahre 2000 wegen der geschilderten Probleme mit der Anodix- 

Anlage nicht immer der Fall war, sind die Messwerte identisch mit dem Warmwasserverbrauch im 

Altenheim. 

Vor Sanierung der Heizzentrale und vor Schließung des Hallenbades und der Sauna 

Im Jahr 2000 liegt der Verbrauch bis Ende März 2000 an vielen Werktagen bei 18 m³/h oder höher 

(Abbildung 7). Der gemessene Auslegungsverbrauch von 24 m³/d (Messfehler bereits herausgerechnet) 

an Werktagen wurde jedoch bis auf wenige Ausnahmetage auch damals schon nicht erreicht. 

Ab März 2000 ist ein Verbrauchsrückgang festzustellen. Ob dieser Rückgang auf die damaligen 

Probleme im Trinkwassernetz oder auf ein verändertes Nutzerverhalten mit Beginn des Sommerhalbjahres 

zurückzuführen ist, kann nicht beurteilt werden. Sehr auffallend ist der Rückgang ab April 

2000. Soweit uns die Einschaltzeiten der Anodix-Anlage bekannt sind, wurden sie eingezeichnet. Im 

Juni wurde die Solaranlage vollständig umgangen, im August sank das Zapfvolumen bei eingeschalteter 

Anodix-Anlage auf unter 6 m³/d ab und es gab Klagen über schwankende Wassertemperaturen. 

Aber auch in anderen Zeiträumen, über die uns keine Informationen vorliegen, sank das Zapfvolumen 

erheblich ab (z.B. Ende April 2000 auf 8 m³/d und vom 21. bis 23.7. auf 5 m³/d. Nicht auszuschließen 

ist, dass die Anodix-Anlage zu Zeiten in Betrieb war, von denen wir keine Kenntnis haben. 

Ab September 2000 steigt der Verbrauch wieder auf Werte wie zu Jahresanfang an. 

Nach Sanierung der Heizzentrale und nach Schließung des Hallenbades und der Sauna 

Nach Wiederinbetriebnahme der Solaranlage im Mai 2003 betrug der Warmwasserverbrauch in den 

Sommermonaten anfangs nur rd. 7 m³/d, stieg aber bis zum Jahresende 2003 auf rd. 10 m³/d an, im 

Jahre 2004 sogar bis zu 15 m³/d (vergleiche dazu auch Zapfverbrauch in der Messperiode; Abbildung 

16). Berücksichtigt man außerdem, dass die Erhöhung der Temperatur im Nachheizspeicher 

von früher 60 °C auf 65 °C einen Rückgang des gezapften Volumens von ca. 10 % bewirkt, so ist der 

Verbrauch nach dem Umbau wieder in etwa gleich groß wie zuvor.

- 26 - 

35 

Zapfverbrauch 

Temperatur Austritt Nachheizspeicher 

70 

30 

60 

Zapfverbrauch [m³/d] 

25 

20 

15 

10 

Anodixanlage ein 

50 

40 

30 

20 

Temperatur [°C] 

5 

10 

0 

1.1 

15.1 

29.1 

12.2 

26.2 

11.3 

25.3 

8.4 

22.4 

6.5 

20.5 

3.6 

17.6 

1.7 

15.7 

29.7 

12.8 

26.8 

9.9 

23.9 

7.10 

Datum 2000 

21.10 

4.11 

18.11 

2.12 

16.12 

30.12 

Abbildung 7: Tagessummen des Warmwasserverbrauchs vor Sanierung der Heizzentrale 

0 

35 

Zapfverbrauch 

Temperatur Austritt Nachheizspeicher TVV1 

70 

30 

60 


25 

20 

15 

10 

Beginn der Messungen 

50 

40 

30 

20 


5 

10 

0 

0 

1.1 

15.1 

29.1 

12.2 

26.2 

12.3 

26.3 

9.4 

23.4 

7.5 

21.5 

4.6 

18.6 

2.7 

16.7 

30.7 

Datum 2003 

13.8 

27.8 

10.9 

24.9 

8.10 

22.10 

5.11 

19.11 

3.12 

17.12 

31.12 

Abbildung 8: Tagessummen des Warmwasserverbrauchs nach Sanierung der Heizzentrale

- 27 - 

7.2 Entladeregelung 

Das Betriebsverhalten der Entladeregelung wird in Abbildung 9 gezeigt. Dargestellt sind zeitlich hoch 

aufgelöste Messdaten vom 2.2.2000 als 1-Minuten-Mittelwerte in der Zeit von 10:00 bis 15:00 Uhr 

(vor Sanierung der Heizzentrale). In der unteren Bildhälfte sind die Volumenströme der Entladepumpe 

P3 (VSS) und des gezapften Warmwassers (VSV) aufgetragen, in der oberen die primär- und 

sekundärseitigen Ein- und Austrittstemperaturen am Entladewärmetauscher. 

Die Volumenströme auf beiden Seiten des Entladewärmetauschers stimmen gut überein. Das durch 

das Benutzerverhalten vorgegebene Zapfprofil wird von der Entladepumpe sehr gut nachgebildet. 

Lediglich bei der Zapfspitze kurz nach 10:00 Uhr ist der Volumenstrom im Entladekreis niedriger – 

möglicherweise weil ohne Absprache des Termins Anfang Februar versuchsweise eine Feder mit 

500 mbar Druckabfall in die Rückschlagklappe des Entladekreises eingebaut war (ließ sich nicht eindeutig 

klären) und dazu führte, dass die Förderleistung der Pumpe vorübergehend zurückging. 

Auch der Verlauf der Austrittstemperatur des Trinkwassers aus dem Wärmetauscher (Temp. Zapf- 

Warmseite; TSV1) entspricht gut dem der Eintrittstemperatur des Heizwassers (Temp. Entladekreis- 

Warmseite; TSS1). Die Temperatur des vorerwärmten Wassers TSV1 liegt nur 2 bis 4 K unterhalb 

der Temperatur des Entladevorlaufs TSS1. Das Heizwasser ist beim Austritt aus dem Wärmetauscher 

(Temp. Entladekreis-Kaltseite; TSS2) sehr gut auf nur 3 bis 6 K über die Kaltwassertemperatur 

(TSV2) abgekühlt, was zeigt, dass die Solarwärme dem Heizwasser optimal entnommen wird. 

40 

35 

TSS1 Temp. Entladekreis-Warmseite 

TSS2 Temp. Entladekreis-Kaltseite 

TSV1 Temp. Zapf-Warmseite 

TSV2 Kaltwassertemperatur 

Temperaturen [°C] 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

4 

VSS Volumenstrom Entladepumpe 

VSV Zapfvolumenstrom 

Volumenströme [m³/h] 

3 

2 

1 

0 

10 11 12 13 14 15 

Uhrzeit (MEZ) 2.2.2000 

Abbildung 9: Temperaturen und Volumenströme am Entlade-Wärmetauscher (1-Minuten-Mittelwerte)

- 28 - 

Vor Sanierung der Heizzentrale, als noch die Sauna und das Hallenbad betrieben wurden, lag der 

Zapfverbrauch in den Morgenstunden häufig bei 4,5 m³/h oder mehr, sodass die Pumpe eine Zeit 

lang ohne zu Takten durchlaufen konnte. Lediglich Zapfspitzen > 4,5 m³/h, die am frühen Morgen 

vorkamen (kurzzeitig bis 8 m³/h), konnte die Pumpe nicht "nachfahren". Diese obere Grenzleistung 

der Pumpe von 4,5 m³/h war damals sinnvoll gewählt, um sie nicht zu groß und zu teuer werden zu 

lassen. 

Seitdem die Sauna und das Hallenbad geschlossen sind, liegt die Zapfspitze meistens um 1,5 bis 

2 m³/h, sodass die Pumpe immer im Taktbetrieb läuft. Das maximal mögliche Fördervolumen ist 

nunmehr um den Faktor 2 zu hoch. 

Im August und September 2003 wurde an 10 Tagen beobachtet, dass die Entladepumpe bei Zapfungen 

kaum Volumen fördert, obwohl vom Regler ein Einschaltsignal vorliegt und dieses auch sehr gut 

mit dem Profil des Zapfvolumens übereinstimmt (Abbildung 10). Wie man im unteren Bild erkennt, 

strömt die morgendliche Zapfspitze durch den Entladewärmetauscher, ohne dass die Pumpe eine 

nennenswerte Menge fördert (Fördervolumen nur minimal). Erst nach 12:00 Uhr fährt die Pumpe 

hoch. Wir haben keine Erklärung für diesen Fehler, der seit Inbetriebnahme der Anlage erstmalig 

auftrat. Er war jedoch im September 2003 so gravierend, dass der Beginn der Garantiemessphase 

nach Sanierung der Heizzentrale auf Ende September 2003 hinausgeschoben werden musste. 

Volumenströme [m³/h] 

4,0 

3,5 

3,0 

2,5 

2,0 

1,5 

1,0 

0,5 

0,0 

Dauer des Einschaltsignals für die Entladepumpe im 5-Minuten-Mittelungsintervall 

VSS Volumenstrom Entladepumpe VSV Zapfvolumenstrom 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 

Uhrzeit (MEZ) 1.9.2003 

4,0 

3,0 

2,0 

1,0 

0,0 

Einschaltsignal Entladepumpe [min] 

Abbildung 10: Volumenströme am Entlade-Wärmetauscher am 1.9.2003 (5-Minuten-Mittelwerte)

- 29 - 

Eine Entladeregelung mit anderem Regelkonzept wurde in der Solaranlage der Jugendherberge 

Saarbrücken mit guten Ergebnissen erfolgreich getestet /8/. Auch dabei erfolgt das Ein- und Ausschalten 

der Entladepumpe P3 durch das Impulssignal des Volumenzählers in der Kaltwasserleitung. 

Die ΔT-Abfrage zwischen der Temperatur im Puffer und der Kaltwassertemperatur ist im Regler 

integriert. 

Der Hauptunterschied zur vorhandenen Regelung besteht darin, dass der Volumenstrom der Entladepumpe 

mit dem Zapfvolumenstrom abgeglichen wird. Dazu wird die Impulsfrequenz vom Volumenzähler 

im Entladekreis (VSS) alle paar Sekunden (Zeit von 1 bis 20 Sekunden einstellbar) mit der 

des Zapfvolumenzählers (VSV) verglichen und das Fördervolumen der Entladepumpe P3 durch Änderung 

der Pumpenstufe so angepasst, dass die Impulsabweichung gegen Null geht. Überschreitet 

der Zapfvolumenstrom VSV das maximale Fördervolumen der Pumpe, läuft diese auf höchster Stufe 

weiter. 

Bei der Entladepumpe handelt es sich um einen Prototyp, der vom Grundaufbau her identisch ist mit 

einer Nassläuferpumpe (Baureihe Wilo-Star-RS). Besonderheit ist, dass die Pumpe vom Regler über 

einen M-Bus angesteuert wird, wodurch eine sehr feine Volumenstromanpassung in 4 Pumpenstufen 

möglich wird. Es können aber auch Pumpen mit anderem Eingangssignal (z.B. 0 bis 10 V) eingesetzt 

werden. 

Da für eine ausreichend gute Anpassung der Volumenströme eine sehr gute Auflösung der Volumenimpulsgeber 

erforderlich ist, müssten die vorhandenen Volumenzähler mit Reed-Impulsgeber 

(pro Liter 1 Impuls) gegen solche mit induktiven Namur-Impulsköpfen ausgewechselt werden (pro 

0,021 Liter 1 Impuls). Da der Regler, im Gegensatz zum derzeit eingebauten Regelgerät der Firma 

Solar Energiespartechnik, keine Begrenzung der Trinkwassertemperatur vorsieht, muss eine Rücklaufbeimischung 

in die Primärseite des Entladewärmetauschers installiert werden, mit der die Eintrittstemperatur 

des Heizwassers in den Entladewärmetauscher, und damit die Trinkwassertemperatur, 

begrenzt wird. Die Begrenzung der Trinkwassertemperatur über eine derartige Rücklaufbeimischung 

ist im Übrigen sinnvoller als die derzeitige Regelvariante mit Reduzierung des geförderten 

Heizwasservolumens (hier realisiert durch Taktbetrieb der Entladepumpe), weil dadurch erhöhte 

Temperaturen an den Tauscherplatten vermieden werden und somit einer Verkalkung des Wärmetauschers 

vorgebeugt wird. Mit der derzeitigen Entladeregelung können bei voll erwärmten Pufferspeichern 

dagegen Heizwassertemperaturen von 90 °C an den Tauscherplatten auftreten. 

7.3 Kollektorkreiswirkungssgrad 

Zur Überprüfung des Kollektorkreiswirkungsgrades wurden Messwerte aus den Jahren 2000/2001 

(vor Umbau) und 2003/2004 (nach Umbau) mit der theoretischen Kollektorwirkungsgradkennlinie 

verglichen. Die Kollektorwirkungsgradkennlinie beschreibt den Verlauf des Kollektorwirkungsgrades 

(Quotient aus Energieabgabe aus dem Kollektor und Einstrahlungsenergie auf die Kollektorfläche) in 

Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen der mittleren Wärmeträgertemperatur des Kollektors 

und der Außentemperatur bei definierter Strahlung. Ermittelt wird die Kennlinie unter genormten, 

eng definierten und stationären Prüfbedingungen. Die Kenntnis der Kollektorkennlinie und der 

sich daraus ableitenden Kollektorkennwerte ist notwendig, um die Nutzenergie einer thermischen 

Solaranlage mit Hilfe eines Simulationsprogramms berechnen zu können. 

Um Messwerte vom Kollektorkreis mit der im Labor gemessenen Kollektorkennlinie vergleichen zu 

können, wurden nur Messdatensätze (5-Minuten-Mittelwerte) ausgewählter Betriebszustände berücksichtigt. 

Folgende Kriterien sollten möglichst erfüllt sein: 

● Die Solaranlage soll einen Zustand erreicht haben, der den stationären Bedingungen im Labor 

möglichst nahe kommt, da nur dann eine stabile Wirkungsgradmessung möglich ist. Dies ist bei 

unbehinderter Einstrahlung (möglichst keine wechselnde Bewölkung) in der Nähe des Strahlungsmaximums 

der Fall und wenn keine Ein- und Ausschaltvorgänge stattfinden.

- 30 - 

● Die Einflüsse der Reflexion an der Glasscheibe und eine dadurch verursachte Wirkungsgradreduzierung 

sollten gering sein. Dies bedingt Betriebsphasen mit möglichst senkrechter Einstrahlung 

auf die Kollektoren. Die Ermittlung der Kollektorkennlinie im Prüfinstitut wird ebenfalls stets bei 

angenähert senkrechter Einstrahlung vorgenommen (nach DIN EN 12975-2 darf der Winkelkorrekturfaktor 

nicht größer als ± 2 % werden). Dies wird üblicherweise erreicht, wenn bei einem Kollektor 

mit Glasabdeckung der Einfallswinkel der Einstrahlung nicht mehr als 20° von der Senkrechten 

auf die Glasoberfläche abweicht. 

Aufgrund dieser Kriterien wurden nur Datensätze zugelassen, die die folgenden Bedingungen erfüllen: 

● Die Einstrahlung auf die geneigte Kollektorebene musste über 800 W/m² betragen. 

● Pumpenlaufzeiten (Kollektorkreis- und Pufferladepumpe) über das gesamte 5-min-Mittelungsintervall. 

● Annähernd senkrechter Einfall der direkten Strahlung. Bei 30° Neigung und Ausrichtung der Kollektoren 

nach -15° Süd ist dies im Sommerhalbjahr am Standort München in der Zeit von ca. 

11:00 bis 12:30 Uhr (MEZ) gegeben. 

Durch diese Einschränkungen werden die stationären Bedingungen eines Kollektortests näherungsweise 

als Vorgabe für die statistische Auswertung der Messdaten genutzt, da ein Vergleich sonst 

kaum möglich ist. Für den Vergleich wurden die Kenndaten des Kollektors gemäß Kollektortest Nr. 

C50 /12/ des Instituts für Solartechnik SPF der Hochschule für Technik Rapperswil (HSR) zugrunde 

gelegt. 

2 

( m 

- L 

) ( m 

- L 

) 

0 

k1 

k 2 

(1) 

G 

G 

K 

oder 

2 

0 k1 

T * k2 

GK 

( T*) 

 

(2) 

K 

mit: η = Wirkungsgrad des Kollektors 

η 0 = Konversionsfaktor; Wert: 0,79 

k 1 = linearer Wärmeverlustkoeffizient; Wert: 4,17 W/(m² Abs·K) 

k 2 = quadratischer Wärmeverlustkoeffizient; Wert: 0,011 W/(m² Abs·K²) 

T* = normierte Temperatur in (K·m²/W): Formel: T* = (δ m - δ a ) / G K 

δ m mittlere Temperatur des Wärmeträgers im Kollektor zwischen Ein- und Austritt in °C 

δ a Umgebungstemperatur in °C 

G K globale Strahlung auf die Kollektorebene in W/m²; Wert in Gleichung (2): 900 W/m² 

Für die vergleichende Darstellung der Kollektorkennlinie mit dem Kollektorkreiswirkungsgrad aus den 

Messwerten wurden folgende Messgrößen benutzt: 

● Kollektorkreiswirkungsgrad als Quotient der 5-Minuten-Mittelwerte PSP und EIK 

PSP Wärmeleistung Beladung Pufferspeicher 

EIK Gesamtstrahlungsleistung auf die aktive Absorberfläche 

● Als mittlere Temperatur des Wärmeträgers im Kollektor (δ m ) wurde der Mittelwert aus den am Kollektorkreis-Wärmetauscher 

gemessenen Temperaturen (TKT1 und TKT2) gebildet. 

● TA Außentemperatur.

- 31 - 

1,0 

Kollektor- bzw. Kollektorkreiswirkungsgrad [%] 

0,9 

0,8 

0,7 

0,6 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

0,0 

gemessener Wirkungsgrad 

Theor. Wirkungsgrad laut Kollektortestbericht 

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 

T* = (δ m - δ a )/G k in (m²Abs • K)/W 

optische Verluste 

thermische Verluste 

Kennlinie des Einzelkollektors 

bei 900 W/m 2 

Abbildung 11: Wirkungsgrad eines Kollektors unter Laborbedingungen und 5-Minuten-Mittelwerte 

des Kollektorkreiswirkungsgrades vor dem Umbau 

Die in Abbildung 11 eingezeichnete senkrechte Hilfslinie durch die Mitte des Punkthaufens schneidet 

die Kollektorkennlinie bei η = 0,6 und einer normierten Temperaturdifferenz von ca. 0,04 (m² Abs·K)/W, 

was bei einer Einstrahlung von 900 W/m² und einer Außentemperatur von 20 bis 30 °C einer mittleren 

Kollektor(kreis)temperatur von etwa 56 bis 66 °C entspricht. Ein einzelner Kollektor würde bei 

diesen Bedingungen mit einem Wirkungsgrad von ca. 60 % arbeiten. Er hätte 21 %-Punkte optische 

Verluste (1 – 0,79), die unabhängig von der Betriebstemperatur sind, und 19 %-Punkte thermische 

Verluste in diesem Betriebspunkt. Die Streuung der Messpunkte ist insbesondere durch die Kapazitätseffekte, 

dynamische Schwankungen der Strahlung (Wolken), den Tagesverlauf der Strahlung und 

der zeitlich verzögerten Temperaturmessung aufgrund der langen Rohrleitung vom Kollektorkreiswärmetauscher 

bis zum Kollektorfeld bedingt. 

Die Trendlinie durch die dichteste Häufung der Messpunkte liegt ca. 17 %-Punkte unterhalb der theoretischen 

Kennlinie, bei der geringeren Häufigkeitsdichte mit höheren T*-Werten sogar um 20 %- 

Punkte. Diese Abweichung ist sehr hoch und bedeutet, dass der Kollektorkreis einen etwa um 17 % 

bis 20 %-Punkte niedrigeren Wirkungsgrad hat als der Einzelkollektor unter Laborbedingungen. Nach 

unserer Abschätzung sind davon etwa 11 %-Punkte erklärbar, die sich wie folgt zusammensetzen: 

● Thermische Verluste der Rohrleitungen im Kollektorkreis (4 %-Punkte). 

● Serienstreuung der Kollektorgüte und Verluste innerhalb der Kollektorfeldverrohrung 

(2 %-Punkte). 

● Verschmutzung der Kollektorverglasung (2 %-Punkte). 

● Erhöhte Wärmeverluste durch Wind (3 %-Punkte).

- 32 - 

Damit verbleiben 6 % bis 9 %-Punkte für ungeklärte Verluste. Ursachen können sein 

● in Realität höhere %-Punkte bei den oben aufgeführten Annahmen. 

● theoretische Kennlinie zu optimistisch bzw. stärkere Leistungseinbußen der Serienkollektoren gegenüber 

dem getesteten Kollektor. 

● Abweichung zwischen dem Prüfvolumenstrom durch den Kollektor (100 l/h) und dem realen Volumenstrom 

(29 l/h). 

Abbildung 12 zeigt die Kollektor- bzw. Kollektorkreiskennlinien nach dem Umbau. Das Kollektorfeld 

war zwischenzeitlich 1,5 Jahre lang entleert und der normalen Witterung ausgesetzt. 

1,0 

Kollektor- bzw. Kollektorkreiswirkungsgrad [%] 

0,9 

0,8 

0,7 

0,6 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

0,0 

optische Verluste 

thermische Verluste 

gemessener Wirkungsgrad 

Theor. Wirkungsgrad laut Kollektortestbericht 

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 

T* = (δm - δa)/Gk in (m²Abs • K)/W 

Kennlinie des Einzelkollektors 

bei 900 W/m² 

Abbildung 12: Wirkungsgrad eines Kollektors unter Laborbedingungen und 5-Minuten-Mittelwerte 

des Kollektorkreiswirkungsgrades nach dem Umbau 

Die eingezeichnete senkrechte Hilfslinie durch die Mitte des Punkthaufens schneidet die Kollektorkennlinie 

bei η = 0,38 und einer normierten Temperaturdifferenz von ca. 0,041 (m² Abs·K)/W. Der Abstand 

zur theoretischen Kennlinie beträgt nun sogar 22 %-Punkte, und es bleiben noch 12 %-Punkte 

ungeklärt. Eine nahe liegende Vermutung ist, dass durch die lange Betriebspause beschleunigte 

Degradationen entstanden sind, die eine Leistungseinbuße zur Folge haben. Vorstellbar sind z.B. 

eine Durchfeuchtung der Dämmung oder Degradation der selektiven Beschichtung. Näheren Aufschluss 

darüber könnte nur eine Vermessung von Kollektoren auf dem Kollektorteststand in Verbindung 

mit Materialanalysen bringen.

- 33 - 

7.4 Leistungsfähigkeit des Kollektorkreiswärmetauschers 

Die Übertragungsleistung des Kollektorkreiswärmetauschers ist nach dem Umbau erheblich niedriger 

als zuvor. Die Leistungsminderung wird anhand der spezifischen kA-Werte dokumentiert. 

Der spez. kA-Wert ist wie folgt definiert: 

Übertragungsleistung des Wärmetauschers 

kA spez = ───────────────────────────────────── 

mittl. log. Temperaturdifferenz des WT • aktive Absorberfläche 

PSP 

kA spez = ─────────────────────────── [W/(K•m 2 Abs)] 

(TKT1 – TSP1) – (TKT2 – TSP2) 

───────────────────── • A Abs 

TKT1 – TSP1 

ln ─────────── 

TKT2 – TSP2 

In den folgenden Abbildungen sind 5-Minuten-Mittelwerte des spez. kA-Wertes über die Übertragungsleistung 

des Kollektorkreiswärmetauschers (PSP) und der Zeit aufgetragen. Jeder Punkt entspricht 

einem kA-Wert. Abbildungen 13 und 14 zeigen die kA-Werte als Funktion der Übertragungsleistung 

vor und nach dem Umbau. Aufgetragen sind nur die kA-Werte bei einer Übertragungsleistung 

größer 70 kW. 

Deutlich ist in Abbildung 13 erkennbar, dass die Mehrzahl der kA-Werte vor dem Umbau in einer 

Bandbreite zwischen 40 und 70 W/(K·m² Abs ) liegt, und damit deutlich unter dem bei der Planung zugrunde 

gelegten Wert von 84 W/(K·m² Abs ). Die ZfS empfiehlt übrigens einen Wert von 

100 W/(K·m² Abs ) /4/. Die Übertragungsleistung des Wärmetauschers erreicht in der Spitze Werte bis 

130 kW. 

Zu Beginn des Umbaus der Heizzentrale wurde der Wärmetauscher ausgebaut und 1½ Jahre lang 

eingelagert. Nach dem Wiedereinbau liegt der kA-Wert nur noch bei Werten von 16 bis 

35 W/(K·m² Abs ), wobei eine Häufung der Punkte um 20 W/(K·m² Abs ) liegt (s. Abbildung 14). Die ohnehin 

schon zu geringe Übertragungsleistung ist damit nochmals um Faktor 2 bis 3 reduziert. Offenbar 

hat während der Einlagerungszeit eine Degradation des Wärmetauschers stattgefunden, die erheblichen 

Einfluss auf die Leistungsfähigkeit hat. Betrachtet man den zeitlichen Verlauf des kA-Wertes 

über die erste Messperiode, so wird deutlich, dass diese Degradation noch nach der Wiederinbetriebnahme 

der Solaranlage fortschreitet (Abbildung 15). Dies erklärt auch die Häufung der kA-Werte 

um 20 W/(K·m² Abs ) in Abbildung 14.

- 34 - 

80 

70 

60 

kA-Wert in W/(K•m²Abs) 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

Nebenbedingung: PSP > 70 kW 

70 80 90 100 110 120 130 140 

PSP Übertragungsleistung Kollektorkreis-WT in kW 

Abbildung 13: Spezifischer kA-Wert des Kollektorkreiswärmetauschers als Funktion der 

Übertragungsleistung; vor Umbau (Werte vom 27.10.1999 bis 15.5.2001) 

80 

70 

60 

kA-Wert in W/(K•m²Abs) 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

Nebenbedingung: PSP > 70 kW 

70 80 90 100 110 120 130 140 

PSP Übertragungsleistung Kollektorkreis-WT in kW 

Abbildung 14: Spezifischer kA-Wert des Kollektorkreiswärmetauschers als Funktion der 

Übertragungsleistung; nach Umbau (Werte vom 20.5.2003 bis 5.9.2004)

- 35 - 

Im folgenden Bild wird deutlich, dass der kA-Wert unmittelbar nach dem Wiedereinbau des Wärmetauschers 

absinkt. Die Datenlücke von Mitte November bis Ende Januar entsteht durch die Datenfilterung, 

da in dieser Zeit aufgrund der schlechten Strahlungsbedingungen keine Übertragungsleistungen 

> 70 kW aufgetreten sind. Ab Ende April 2004 fällt der kA-Wert wieder weiter ab. Die Ursache 

für den Leistungsabfall ist unklar. Eine Abnahme der Volumenströme kann ausgeschlossen werden, 

da sie auf beiden Seiten des Tauschers über den Messzeitraum sehr gleichmäßig sind. 

Um die Ursachen der Leistungsdegradation festzustellen, müsste der Wärmetauscher ausgebaut 

und auf Ablagerungen o.ä. hin untersucht werden. 

110 

11 

kA-Wert in W/(K•m² Abs) und Leistung in kW 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

30.5.03 

30.6.03 

30.7.03 

kA -Wert 

QSP: Übertragungsleistung 

VSP: Volumenstrom WT sekundär 

VKT: Volumenstrom WT primär 

Nebenbedingung: QSP > 70 kW 

30.8.03 

30.9.03 

30.10.03 

30.11.03 

30.12.03 

30.1.04 

29.2.04 

30.3.04 

30.4.04 

30.5.04 

30.6.04 

30.7.04 

30.8.04 

10 

9 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

Volumenstrom in m³/h 

Abbildung 15: Spezifischer kA-Wert des Kollektorkreiswärmetauschers als Funktion der Zeit; nach 

Umbau (Werte vom 20.5.2003 bis 5.9.2004)

- 36 - 

8 Messergebnisse der Jahresmessperiode 

Tabelle 4 zeigt eine Zusammenfassung der wichtigsten Messdaten und Systemkennzahlen aus der 

ersten Jahres-Messperiode vom 2.10.2003 bis 30.9.2004 (365 Tage). 

Bezeichnung Abkürzung Messperiode 2.10.03 – 30.9.04 

(365 Tage) 

1 Gesamtstrahlung auf aktive Absorberfläche 

EITK bzw. 

EIT1 

319,4 MWh 

1.338 kWh/(a·m²) 

3,67 kWh/(d·m²) 

2 Energie Beladung Pufferspeicher QSP 94,3 MWh 

3 Nutzenergie des Solarsystems QSV 88,1 MWh 

4 Zapfverbrauch QVV 280,3 MWh 

395 kWh/(a·m² Abs ) 

1,08 kWh/(d·m² Abs ) 

369 kWh/(a·m² Abs ) 

1,01 kWh/(d·m² Abs ) 

1.174 kWh/(a·m² Abs ) 

3,22 kWh/(d·m² Abs ) 

768 kWh/d 

5 elektrische Energie des Solarsystems NST 2,6 MWh 7,09 kWh/d 

6 Betriebsstunden Kollektorkreispumpe HP1 2.729 h 7,5 h/d 

7 Betriebsstunden Pumpe Beladung 

Pufferspeicher 

8 Betriebsstunden Pumpe Entladung Pufferspeicher 

9 Warmwasserverbrauch 

Zapfverbrauch durch Entladewärmetauscher 

HP2 2.314 h 6,3 h/d 

HP3 941 h 2,6 h/d 

SV 4.496 m³ 12,3 m³/d 

Auslastung 51,6 l/(d·m² Abs ) 

10 Kollektorkreisnutzungsgrad g K 29,5 % 

11 Solarsystemnutzungsgrad brutto 

netto 

12 solarer Zapf-Deckungsanteil brutto 

netto 

g SB 

27,6 % 

g SN 26,8 % 

D SB_Zapf 

31,4 % 

D SN_Zapf 30,5 % 

13 Arbeitszahl des Solarsystems A 34 

Tabelle 4: Messergebnisse und Systemkennzahlen der Messperiode 2.10.2003 bis 30.9.2004 

Von der Gesamtstrahlung EITK auf die aktive Absorberfläche des Kollektorfeldes (rd. 319 MWh bzw. 

1338 kWh/(a·m²)) wurden im Messzeitraum 94,3 MWh (QSP) in die Solar-Pufferspeicher geladen 

(Tabelle 4). Die Energiedifferenz zwischen der Strahlung EIT1 und der Abgabe vom Kollektorkreis an 

den Solarpuffer QSP resultiert aus optischen und thermischen Verlusten der Kollektoren, System- 

Stillstandszeiten wegen Erreichen der maximalen Speichertemperatur oder Standzeiten während zu 

geringer (d.h. nicht nutzbarer) Strahlung. Prozentual wurden von der Strahlungsenergie 29,5 % (Kollektorkreisnutzungsgrad, 

Zeile 10) an die Speicher abgegeben. Die Nutzenergie aus dem Solarsystem 

(QSV) beträgt 88,1 MWh, was bedeutet, dass die Speicherverluste (QSP – QSV) 6,2 MWh betragen 

bzw. 6,5 % bezogen auf den Solarenergieeintrag.

- 37 - 

Der Warmwasserverbrauch (VSV) im Messzeitraum (Abbildung 16) betrug durchschnittlich 12,3 m³/d 

(Zeile 9), was einer Auslastung der Anlage von rd. 52 l/(d·m² Abs ) entspricht. Dies ist deutlich weniger 

als der bei den vorbereitenden Verbrauchsmessungen ermittelte Wert von 24 m³/d und kaum ausreichend, 

um die Solaranlage wie vorgesehen noch als Vorwärmanlage betreiben zu können. 

35 

Zapfverbrauch 

Temperatur Austritt Nachheizspeicher TVV1 

70 

30 

60 


25 

20 

15 

10 

50 

40 

30 

20 


5 

10 

0 

2.10.03 

16.10.03 

30.10.03 

13.11.03 

27.11.03 

11.12.03 

25.12.03 

8.1.04 

22.1.04 

5.2.04 

19.2.04 

4.3.04 

18.3.04 

1.4.04 

15.4.04 

29.4.04 

13.5.04 

27.5.04 

10.6.04 

24.6.04 

8.7.04 

22.7.04 

5.8.04 

19.8.04 

2.9.04 

16.9.04 

30.9.04 

0 

Abbildung 16: Tagessummen des Warmwasserverbrauchs während der Messperiode 

Der Jahres-Systemnutzungsgrad (brutto) beträgt 27,6 %. Er liegt aufgrund der niedrigeren Auslastung 

gegenüber dem Planwert und der Leistungseinbußen des Kollektorfeldes und des Kollektorwärmetauschers 

erheblich unter dem bei der Planung erwarteten Wert von ca. 48 %. Siehe dazu 

auch die Berechnungen zur Einhaltung des solaren Garantieertrages (Kapitel 9). 

Der solare Zapf-Deckungsanteil gibt an, wie viel Prozent der notwendigen Energie zur Warmwasserbereitung 

von der Solaranlage gedeckt wird. Der Jahresmittelwert beträgt 31,4 % (brutto). 

9 Garantierte Nutzenergie 

Da die Betriebsbedingungen (Wetter, Warmwasserverbrauch, Kaltwassertemperatur) während der 

Messphase nicht mit denen der bei der Auslegung festgelegten Plan-Betriebsbedingungen übereinstimmen, 

wird der vom Anbieter garantierte Ertrag unter Berücksichtigung der realen Betriebsbedingungen 

mit Hilfe des Simulationsprogramms T*SOL korrigiert. Verschlechterungen der realen Betriebsbedingungen 

(schlechteres Wetter, geringerer Verbrauch, höhere Kaltwassertemperatur) oder 

Verbesserungen (besseres Wetter, höherer Verbrauch, geringere Kaltwassertemperatur) gegenüber 

den vorgegebenen Werten werden also dem Anbieter weder angelastet noch gutgeschrieben. Unvermeidbare 

Betriebsausfälle, die nicht auf fehlerhafte Installation beruhen, werden so berücksichtigt, 

als seien sie nicht aufgetreten. 

In der folgenden Tabelle 5 ist das prinzipielle Ablaufschema der Garantiekorrektur für die Jahresmessperiode 

vom 2.10.2003 bis 30.9.2004 beispielhaft skizziert. Das vollständige Berechnungsblatt 

befindet sich am Ende dieses Kapitels.

- 38 - 

1) 

Zeile Wert Ertrag Systemnutzungsgrad 

1 

Angabe (Garantie) des Anbieters aufgrund der Planungsvorgaben 

aus den Plan-Betriebsbedingungen 

(s. Randbedingungen zum LV) 

153.958 kWh/a 48,29 % 1) 

2 Ergebnis ZfS-Simulation mit Plan-Betriebsbeding. 177.008 kWh/a 54,87 % 

3 

Korrekturfaktor Garantie zu ZfS-Simulation 

[Zeile 1 / Zeile 2] 

0,8698 

0,8800 

4 Ergebnis ZfS-Simulation mit realen Betriebsbeding. 146.704 kWh/a 45,91 % 

5 

korrigierte Garantie bei realen Betriebsbeding. 

[Ergebnis ZfS-Sim. real (Zeile 4) Faktor in Zeile 3] 

127.600 kWh/a 

40,40 % 

6 Messergebnis 2.10.2003 bis 30.9.2004 88.101 kWh/a 27,58 % 

7 

Verhältnis Messergebnis (Zeile 6) zur Garantie 

bei realen Betriebsbedingungen (Zeile 5) 

69,04 % 

68,28 % 

Wird berechnet als Quotient aus dem garantierten Ertrag und dem vom Anbieter in das Datenblatt "Jahresnutzenergieertrag 

der Solaranlage" eingetragenen Wert für die Strahlung auf die geneigte Kollektorfläche 

(ergibt sich aus dem Simulationsprogramm und den Daten für die horizontale Strahlung) 

Tabelle 5: Prinzipielles Ablaufschema zur Bestimmung der Garantieerfüllung am Beispiel der 

1. Messperiode 

Die Garantie gilt als erfüllt, wenn einer der beiden Werte in Zeile 7 größer oder gleich 90 % ist. Diese 

Bedingung wurde in der 1. Messperiode mit Werten von 69,04 % (Ertrag) und 68,28 % (Systemnutzungsgrad) 

vor allem aufgrund der beschriebenen Leistungseinbußen des Kollektorfeldes und des 

Kollektorkreiswärmetauschers deutlich verfehlt.

- 39 - 

Nachrechnung des garantierten solaren Energieertrages 

Objekt: 

Altenheim Hans Sieber Haus 

1. Messperiode nach Wiederinbetriebnahme 02.10.2003 - 30.09.2004 

Berechnungen durchgeführt von: 

ZfS- Rationelle Energietechnik GmbH 

TSOL 3.1 

A 

Ohne Berücksichtigung der Zirkulation Einheit Wert Anmerkungen Abweich. 

Garantie des Erstellers anhand der in den Randbedingungen zum LV vorgegebenen Werte 

A1 Warmwasserverbrauch m 3 /a 9.880 vorgegeben 

A2 Gesamtstrahlungsenergie horizontal kWh/(m 2 *a) 1174 vorgegeben (T*SOL München) 

A3 Kaltwassertemperatur Februar/August °C 6 und 14 vorgegeben 

A4 Gesamtstrahlungsenergie auf aktive Absorberfläche kWh/a 318.843 vom Bieter angegeben 

A5 garantierter Ertrag (QNutz gar ) kWh/a 153.958 vom Bieter garantiert 

A6 garantierter Sytemnutzungsgrad (g gar SB ) % 48,29 gar. eta=(A5/A4)*100% 

A7 

A8 Ergebnis mit T*SOL unter fiktiven Betriebsbedingungen (vorgegebene Werte aus Randbedingung) 

A9 Warmwasserverbrauch m 3 /a 9.880 vorgegeben 

A10 Gesamtstrahlungsenergie horizontal kWh/(m 2 *a) 1174 vorgegeben (T*SOL München) 

A11 Kaltwassertemperatur Februar/August °C 6 und 14 vorgegeben 

A12 Strahlungsenergie auf aktive Absorberfläche kWh/a 322.579 mit T*SOL berechnet 

A13 Ertrag (QNutz T*SOL,fiktiv ) kWh/a 177.008 mit T*SOL berechnet 

A14 Sytemnutzungsgrad (g T*SOL,fiktiv SB ) % 54,87 g T*SOL,fiktiv SB = (A13/A12)∙100% 

A15 Faktor Ertrag 

0,8698 Faktor Ertrag = A5/A13 

A16 Faktor Systemnutzungsgrad (Faktor g SB ) 0,8800 Faktor g SB = A6/A14 

A17 Der garantierte Ertrag des Erstellers (QNutz gar ) und der garantierte Systemnutzungsgrad (g gar SB ) weichen um die 

A18 o.g. Faktoren von der T*SOL-Nachrechnung der ZfS ab. Um diese Faktoren hat der Ersteller den Ertrag und den 

A19 Systemnutzungsgrad der Solaranlage (verglichen mit T*SOL) abweichend bewertet. 

A20 

A21 Ergebnis mit T*SOL unter realen Betriebsbedingungen (Messwerte) im o.g. Zeitraum 

A22 Warmwasserverbrauch (VV) m 3 /a 4.496 gemessen -54,49% 

A23 spezifische Gesamtstrahlungsenergie horizontal (EIT2) kWh/(m 2 *a) 1.149 gemessen -2,13% 

A24 Kaltwassertemperatur, repräsentativ für Februar/August °C 6 und 14 gemessen 

A25 Gesamtstrahlungsenergie auf aktive Absorberfläche kWh/a 319.572 mit T*SOL berechnet -0,93% 

A26 Ertrag (QNutz T*SOL,real ) kWh/a 146.704 mit T*SOL berechnet -17,12% 

A27 Systemnutzungsgrad (g T*SOL,real SB ) % 45,91 g T*SOL,real SB = (A26/A25)∙100%-16,34% 

A28 

A29 Umrechnung der T*SOL-Ergebnisse unter realen Betriebsbedingungen mit Faktoren 

A30 Korrigierter Ertrag bei realem Betrieb (QNutz korr ) kWh/a 127.600 korr. Ertrag=A26*A15 

A31 Korrigierter Systemnutzungsgrad bei realem Betrieb (g korr SB ) % 

40,40 korr. eta=A27*A16 

A32 Das Ergebnis aus der T*SOL-Rechnung unter realen Betriebsbedingungen wird mit den o.a. Faktoren umgerechnet, 

A33 um so den vom Bieter garantierten Ertrag unter realen Betriebsbedingungen zu erhalten 

A34 

A35 

A36 Messergebnisse unter realen Betriebsbedingungen im o.g. Zeitraum 

A37 Warmwasserverbrauch (VV) m 3 /a 4.496 gemessen 

A38 spezifische Gesamtstrahlungsenergie horizontal (EIT2) kWh/(m 2 *a) 1.149 gemessen 

A39 Gesamtstrahlungsenergie auf aktive Absorberfläche (EITK) kWh/a 319.428 gemessen 

A40 gemessener Ertrag (QNutz) kWh/a 88.101 gemessen 

A41 gemessener Systemnutzungsgrad (g SB ) % 27,58 gem. eta=(A40/A39)*100% 

A42 

A43 Ergebnis: 

A44 erreich. Energie in % von umger. T*SOL-Ergebnis % 69,04 erreich. Energie=(A40/A30)*100% 

A45 erreich. eta in % vom umger. T*SOL-Ergebnis % 68,28 erreich. eta=(A41/A31)*100% 

A46 Garantie 

nicht erfüllt 

Die Abweichungen zwischen den Prozentsätzen von erreichtem Ertrag und erreichtem Systemnutzungsgrad (Zeile 44, 

45) sind begründet durch die Umrechnung mit T*SOL von der gemessenen horizontalen Strahlung in die (mit 

Umrechnungsfehlern behaftete) Strahlung auf die aktive Absorberfläche im Vergleich zu der tatsächlichen gemessenen 

(mit Messfehlern behafteten) Strahlungsenergie auf die aktive Absorberfläche (Zeile 25, 39). 

Liegt einer der beiden oben angegebenen Prozentsätze über 90 %, so gilt die Garantie als erbracht.

- 40 - 

10 Systemkosten und solare Wärmekosten 

Mit spezifischen Systemkosten von 966 €/m² Abs (abgerechnete Kosten inkl. Planung und 16 % MwSt.) 

ist die Anlage eine der teuersten im Teilprogramm 2. Abbildung 17 zeigt die Kostenaufteilung auf 

einzelne Positionen. 

Kostenerhöhend war die über 100 m lange Rohrstrecke (DN50) vom Kollektorfeld bis zum Heizungskeller 

(davon 80 m erdverlegt unter Gehwegplatten), die inkl. der Erd- und Gehwegarbeiten, Leckagemelder 

etc. alleine 234 €/m² Abs kostete, und damit fast so teuer war wie die Kollektoren. Die gesamte 

Verrohrung (Kollektorkreis, Speicher, Komponenten im Heizungskeller) kostete 344 €/m² Abs . 

Drittteuerste Position war die Planung mit 131 €/m² Abs . Die Aufständerungskonstruktion der Kollektoren 

inkl. Blitzschutz (Unterbau) war mit 77 €/m² Abs vergleichsweise preiswert. 

Kollektoren 

Unterbau 

Kollektorfeld 

nur Montage und Verrohrung der Kollektoren 

WT's und Speicher 

Verrohrung 

234 €/m² Abs (Kollektorfeld bis Kollektorkreis-WT) 109 €/m² Abs übrige 

Regelung und Pumpen 

Sonstiges 

Planung 

0 50 100 150 200 250 300 350 400 

Komponentenkosten inkl. MwSt. [€/m² Abs ] 

Abbildung 17: Tatsächliche Kosten der Einzelkomponenten inkl. 16 % MwSt. 

Der Wiederaufbau der Solaranlage nach Sanierung der Heizzentrale kostete rd. 17.500 € (inkl. 

16 % MwSt., ohne Neuinstallation der Messtechnik). Diese Kosten sind in den obigen Angaben nicht 

enthalten. 

Eine Übersicht über die tatsächlichen Systemkosten, garantierten und tatsächlichen Nutzenergieerträge 

sowie über die solaren Wärmepreise zeigt Tabelle 6. Die abgerechneten Systemkosten waren 

um 4.366 € teurer als das Angebot, da zusätzliche Kiesarbeiten und die Installation des Blitzschutzes 

nicht im Angebot kalkuliert waren. Der Bieter (Firma Sunstar) hat mit den Plan-Betriebsbedingungen 

einen Energieertrag von knapp 154.000 kWh pro Jahr (645 kWh/m² Abs ) garantiert. Mit den angebotenen 

Brutto-Systemkosten (226.165 € inkl. Planung und inkl. 16 % MwSt.) ergeben sich Kosten für die 

garantierte Solarwärme von 0,128 €/kWh (bei Annahme von 20 Jahren Lebensdauer und 6 % Zins).

- 41 - 

Der garantierte Wärmepreis wird jedoch nicht eingehalten. Der reale Wärmepreis ist vor allem aufgrund 

des geringeren Warmwasserverbrauchs und der gezeigten Leistungseinbußen des Kollektorfeldes 

und des Wärmetauschers mit 0,228 €/kWh um 10 Cent/kWh höher als geplant. Die etwas höheren 

Systemkosten spielen diesbezüglich nur eine geringe Rolle. 

angebotene Kosten 226.165 € 947 €/m² Abs 

jährliche angebotene Kapitalkosten bei 20 a Lebensdauer 

und 6 % Zins (8,72 % Annuität) 

19.722 €/a 83 €/m² Abs 

tatsächliche Kosten 

– Solarsystem ohne MwSt. 

– Planung ohne MwSt. 

– Solarsystem inkl. Planung, ohne MwSt. 

Solarsystem inkl. Planung, inkl. 16 % MwSt. 

171.728 € 

27.006 € 

198.734 € 

230.531 € 966 €/m² Abs 

jährliche Kapitalkosten bei 20 a Lebensdauer und 6 % Zins 

(8,72 % Annuität) 

20.102 €/a 84 €/m² Abs 

garantierter Energieertrag aus Solarsystem 153.958 kWh/a 645 kWh/(a·m² Abs ) 

tatsächlicher Ertrag 1. Jahresmessperiode 88.101 kWh/a 369 kWh/(a·m² Abs ) 

solarer Wärmepreis bei 8,72 % Annuität inkl. Planung 

und inkl. 16 % MwSt. für: 

– angebotene Kosten und garantierten Ertrag 

– tatsächliche Kosten und garantierten Ertrag 

– tatsächliche Kosten und tatsächlichen Ertrag 

0,128 €/kWh 

0,131 €/kWh 

0,228 €/kWh 

Tabelle 6: Angebotene, garantierte und tatsächliche Systemkosten, Energieerträge und Wärmepreise

- 42 - 

11 Literatur 

/1/ Peuser, F.A.; Croy, R.; Schumacher, J.; Weiß, R.: 

Langzeiterfahrungen mit thermischen Solaranlagen 

Abschlussbericht zu Solarthermie-2000, Teilprogramm 1; vergriffen 

/2/ Solarthermie-2000; Informationen zusammengestellt vom Projektträger Jülich (PTJ) 

Bezug: www.solarthermie2000.de 

/3/ Peuser, F.A.; Croy, R.; Rehrmann, U.: 

Solarthermie-2000, Teilprogramm 2; Abschlussbericht zur 1. Projektphase (1.7.1993 bis 

30.6.1997); Bezug: als pdf-Datei auf Anfrage bei ZfS 

/4/ Peuser, F.A.; Croy, R.; Rehrmann, U.; Wirth, H. P.: 

Solare Trinkwassererwärmung mit Großanlagen: Praktische Erfahrungen 

Herausgeber: Fachinformationszentrum Karlsruhe; TÜV Verlag 1999; ISBN 3-8249-0541-8; 

167 Seiten; 14,83 € 

/5/ Peuser, F.A.; Remmers, K.-H.; Schnauss, M.: 

Langzeiterfahrung Solarthermie - Wegweiser für das erfolgreiche Planen und Bauen von 

Solaranlagen 

Herausgeber: Solarpraxis Supernova AG, Torstraße 177, D-10115 Berlin; 2001; 

ISBN 3-934595-07-3; 448 Seiten; 49,00 € 

/6/ Info-Flyer "Solaranlage zur Trinkwassererwärmung - Altenheim Hans-Sieber-Haus in München 

Manzostraße"; Bezug: www.zfs-energietechnik.de 

/7/ Croy, R.; Wirth, H. P.: 

1. Zwischenbericht für das Projekt "Solaranlage im Altenheim Hans-Sieber-Haus, Manzostraße 

in München", Berichtszeitraum: 1.11.1999 bis 31.10.2000 

Bezug: als pdf-Datei auf Anfrage bei ZfS 

/8/ Croy, R.; Wirth, H. P.: 

Abschlussbericht zur Solaranlage Jugendherberge Saarbrücken 

Bezug: www.zfs-energietechnik.de 

/9/ Förderkonzept "Solarthermie2000plus" 

/10/ Erläuterungen zum Förderkonzept "Solarthermie2000plus" 

/11/ Fragebogen zur Vorauswahl von Objekten 

– Solare Kombianlagen zur Trinkwassererwärmung und Raumheizung in Einzelgebäuden bzw. 

Gebäudegruppen 

– Solaranlagen zur Raumkühlung in Einzelgebäuden bzw. Gebäudegruppen 

– Solaranlagen zur Unterstützung der Wärmeversorgung in 2-Leiter-Wärmenetzen 

(solare Nahwärme) 

Bezug von /9/ bis /11/ als pdf-Datei unter www.solarthermie2000plus.de 

/12/ Solare Prüf- und Forschungsstelle (SPF) Rapperswil Kollektortest Nr. C50 

Bezug: www.solarenergy.ch/spf.php?lang=de&fam=1&tab=1

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12 Adressen 

Programm- und Projektförderung 

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) 

(Förderung ehemals durch BMWA und BMBF) 

Projektabwicklung und Informationen zum Programm Solarthermie-2000 

Projektträger Jülich (PTJ) des BMU, BMBF und BMWA; Außenstelle Berlin 

Postfach 61 02 47, 10923 Berlin 

Wissenschaftlich-technische Programmbegleitung 

ZfS – Rationelle Energietechnik GmbH, Verbindungsstraße 19, 40723 Hilden 

Eigentümer der Solaranlage 

München Stift gGmbH, Severinstraße 2, 81541 München 

Standort der Solaranlage 

Altenheim Hans-Sieber-Haus, Manzostraße 105, 80997 München 

Planung der Solaranlage 

Matec GmbH, Fuchsweg 36, 85598 Baldhan 

Installation der Solaranlage 

Sunstar Solartechnik, Im Gewerbepark D31, 93059 Regensburg

ZfS-Bericht Muenchen HSH - Solar - so heizt man heute

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