Solarthermie direkt mit Wasser

  • Hallo Forumsmitglieder,
    hier zwei Fragenkomplexe zu einem glykolfreien Röhren-Solarthermie-System. Ich denke da an ein heatpipe-System a la steam-back, so wie es zum Teil im Paket verkauft wird (ein druckloses drain-back System passt bei mir nicht so ganz ins Konzept, dafür sind auch die Pufferspeicher recht teuer und selten).
    Frostschutz im Winter sollte wohl zu regeln sein, mit UVR etc.. Gibt ja auch Leute im Web, die das erfolgreich zu machen scheinen (und wer weiss, ob es im nächsten Winter wieder Frost gibt).
    Dann plane ich, Vor- und Rücklauf direkt in die Puffer zu geben, eventuell das heiße Wasser von den Kollektoren weiter nach oben, und wenn es nicht so heiß ist, weiter nach unten (ersetzt auf primitive Weise ein Einschichtrohr). Damit wäre dann alles ‚auf dem Wasserweg‘ miteinander verbunden: Kessel, FBH und Solarkollektoren. Gibt es da möglicherweise Probleme? Sollte man [lexicon]Wärmetauscher[/lexicon] einbauen irgendwo (würde diese Komplexität aber gerne vermeiden)?
    Weiter ist dann die Frage, wie der Druckausgleich bei Überhitzung der Kollektoren funktioniert. Wie stellt man hier den Vordruck des MAGs ein? Hintergrund der Frage: Bei den Volkssolar-Komplettangeboten wird ein [lexicon]MAG[/lexicon] mit 4bar Vordruck mitverkauft, ist das nicht zuviel - insbesondere, weil ja auch der Rest der Anlage das dann mitmacht? Das Wasser in den Kollektoren soll ja verdampfen können, damit die Temperatur in Grenzen bleibt. Wenn ich nach der Dampfdruckkurve für Wasser google, sehe ich, dass bei 4 bar ca. 150Grad Verdampfungstemperatur erreicht werden, bei 1.5 bar eher 110Grad, was mir besser scheint. Der Höhenunterschied Kollektor-MAG kommt vermutlich auch noch rein, das sind bei mir höchstens 5m, d.h. 0.5bar.
    Wäre schön, wenn da jagend Gedanken oder gar Erfahrungen zu hat ...
    Grüße, Carsten

  • Hallo Carsten


    ich frage mich WARUM Röhren direkt im Heizkreis
    Du sparst Dir in der Hydraulik einen [lexicon]Wärmetauscher[/lexicon] und handelst Dir dafür ein dass Du den Dampfdruck Deiner Solaranlage bis in die Fußbodenheizung-Rohre hinein zu spüren bekommst
    Mir wärs dabei nicht wohl...


    Ich für meinen Teil hab lange hin und her überlegt was technisch sinnvoll ist und wo der Pferdefuß von welchem System ist
    Im Endeffekt hab ich mich für einen großen Puffer Marke Eigenbau entschieden (20.000Liter) und 50m² Flachkollektoren dazu
    Du wirst Dich jetzt fragen
    WARUM keine Röhren?
    Warum so einen riesen Puffer?
    Warum Glykol?


    OK ich werd es Dir schreiben...
    In meinem Haus sind 85% der Heizlast auf der Fußbodenheizung und diese ist mit 10cm Legeabstand reichlich dimensioniert.
    Dazu ist das Haus (BJ 1910) außen gut isoliert (42,2kWh/m²a, 2198m³ geheizter Raum laut Energieausweis)
    Das ergibt fast das ganze Jahr hindurch 1000Liter/Stunde 24°C Rücklauf aus der Fußbodenheizung


    Wenn ich mit 24°C raus aufs Dach fahre und mit knapp 30°C wieder rein dann hab ich selbst bei -20°C Außentemperatur nur maximal ein dT von 50°C zur Umgebung
    vergleicht man die Solar-Keymark Datenblätter von Röhren mit denen der Flachkollektoren und berechnet wie viel Leistung der Kollektor pro Quadratmeter Dachfläche und dT von 50°C abliefert und dividiert das noch durch die Kosten je Quadratmeter
    so kam ich zum Schluss dass bei meinen niedrigen Temperaturen eine große Flachkollektor-Anlage wirtschaftlicher ist als eine gleichwertige Röhren-Anlage
    Zudem ist die Komplexität der Röhren-Anlage am Dach technisch gesehen deutlich größer als die der Flachkollektoren (denn da ist nichts drin - nur Glas, Absorber, ein paar Kupferrohre, Isolation und eine Holzkiste drum rum)
    Ich entschied mich also für 50m² Flachkollektoren mit 45° Dachneigung und Südausrichtung auf unsrem Carport


    Wenn man den Deckungsgrad des Hauses über der Solarfläche und dem Puffervolumen in ein Diagramm einträgt dann kommt bei uns in Oberösterreich im Flachland eine Kurve wie folgt raus
    [Blocked Image: http://www.bernhard-hartl.com/Bilder/ATMOSForum/SolareDeckung.jpg]
    Hier sieht man deutlich - je größer der Puffer desto größer die solare Deckung bei gut gedämmten Häusern
    Je schlechter das Haus isoliert ist um so weniger fällt der Puffer ins Gewicht...
    Drum hab ich mich für 20m³ entschieden
    und mir meinen Hydraulik-Plan ausgedacht (hier mit realen Messwerten vom 12.01.2012 mittags)
    [Blocked Image: http://www.bernhard-hartl.com/Bilder/ATMOSForum/Schema20120112_1200.jpg]



    Der Puffer war ein gebrauchter Tank aus einer Sektkellerei (gibt immer noch welche zu kaufen bei der Firma Barth...)
    [Blocked Image: http://www.bernhard-hartl.com/Bilder/ATMOSForum/2013-02/Rechnung_Puffer.jpg]



    es war nur ganz schön viel Arbeit für mich und die zwei Verwandten die mir halfen
    [Blocked Image: http://www.bernhard-hartl.com/Bilder/ATMOSForum/Puffer.jpg]


    Ich erhielt folgende Solarausbeute
    [Blocked Image: http://www.bernhard-hartl.com/Bilder/ATMOSForum/Solarertrag.png]



    Mit der Überschussenergie im Sommer trockne ich Brennholz für den Winter
    so kommt meine Anlage nie in die Verlegenheit dass sie nicht wüsste wohin mit der Energie...


    Alles in allem würd ich das heute wieder genau so machen
    ich bin ÄUSSERST zufrieden mit meinen Holzkasten-InDach-Kollektoren
    Die brauchen keine Wartung, reinigen sich im Winter selbst (der Schnee rutscht runter und putzt dadurch das Glas...)



    Sprich ich kann das nur empfehlen


    Bernhard

  • (ein druckloses drain-back System passt bei mir nicht so ganz ins Konzept, dafür sind auch die Pufferspeicher recht teuer und selten).

    Pufferspeicher sollten sinnvollerweise immer heizungsseitig sein, denn ansonsten benötigst Du Puffer mit WT, die erfahrungsgemäß teuer sind. Sicher, ein guter (sprich vor allem wesentlich größer als rechnerisch nötig) externer WT ist nicht umsonst, aber unabhängig davon, wie viele Puffer Du hast, oder später noch dazubaust (falls Du dafür im Gegensatz zu mir Platz hast) eine einmalige Ausgabe.

    Quote

    Frostschutz im Winter sollte wohl zu regeln sein, mit UVR etc.. (und wer weiss, ob es im nächsten Winter wieder Frost gibt).

    Naja, letzteres ist kein Argument, wenn in den nächsten 20 Jahren nur ein kalter Monat dabei sein würde, hättest Du mit gefrorenen Leitungen ein großes Problem. Mit Röhrenkollektoren waren die letzten Winter allerdings bei mir kein Problem, seit ich die empfohlene Rüclaufsperre ausgebaut habe und die UVR bei Temperaturen unter 3° in der Anlage jede Viertelstunde 3 Minuten das Wasser in der Solarthermieanlage umwälzt (Problem bei -20° sind nicht die Röhren, sondern die Verbindungsrohre, die trotz guter Isolierung von außen dann langsam zufrieren, und wenn dann ein Rohr zu ist, und am nächsten Tag die Sonne scheint, dann ist was los auf dem Dach).

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    Sollte man [lexicon]Wärmetauscher[/lexicon] einbauen irgendwo (würde diese Komplexität aber gerne vermeiden)?

    Zwei getrennte Kreisläufe, ein Heizkreislauf und ein ST-Kreislauf sind nicht zwangsläufig komplizierter als alles in Einem. Mir ist auch ein Drucker, ein Scanner, lieber, als ein Gerät wo alles darin ist. Wenn etwas kaputt ist, fällt nur ein Teil aus und nicht alles und ist auch meist einfacher zu reparieren, bzw. der Fehler zu diagnostizieren.

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    Weiter ist dann die Frage, wie der Druckausgleich bei Überhitzung der Kollektoren funktioniert. Wie stellt man hier den Vordruck des MAGs ein? [font=Helvetica][size=10]Hintergrund der Frage: Bei den Volkssolar-Komplettangeboten wird ein [lexicon]MAG[/lexicon] mit 4bar Vordruck mitverkauft, ist das nicht zuviel - insbesondere, weil ja auch der Rest der Anlage das dann mitmacht? Das Wasser in den Kollektoren soll ja verdampfen können, damit die Temperatur in Grenzen bleibt. Wenn ich nach der Dampfdruckkurve für Wasser google, sehe ich, dass bei 4 bar ca. 150Grad Verdampfungstemperatur erreicht werden, bei 1.5 bar eher 110Grad, was mir besser scheint. Der Höhenunterschied Kollektor-MAG kommt vermutlich auch noch rein, das sind bei mir höchstens 5m, d.h. 0.5bar.

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    Theorie ist etwas Schönes. Wenn du einmal erlebt hast, was los ist wenn auf dem Dach die Kollektoren kochen (bei mir druckloses System), dagegen ist eine Dampflock mit eingebautem Geysir langweilig, dann kannst Du Dir das mit einem [lexicon]MAG[/lexicon] zu regeln nicht mehr vorstellen, es sind unvorstellbare Mengen an Dampf, die da produziert werden, wenn, warum auch immer, die Wärmeabfuhr nicht mehr funktioniert, und wenn sich in den Leitungen erst einmal Dampfblasen gebildet haben, dann kannst Du nur noch auf den Sonnenuntergang warten.


    Das Argument, FK seien günstiger, das mein Vorredner nannte, ist keines, würde keine Röhrenkollektoranlage kaufen, die teurer als eine FK ist. Gerade bei Fußbodenheizung haben Vakuumröhren große Vorteile, da sie im Gegensatz zu FK eben super isoliert sind, ist auf Sumatra nicht so wichtig, aber bei Außentemperaturen unter 0 eben schon. Klar kann mal eine Röhre das Vakuum verlieren, vor allem am Anfang, weil man die eine oder andere Röhre nicht sauber eingeschraubt hat und sie am empfindlichsten Punkt, dem Abschmelzpunkt auf Druck liegt. So what? Röhre austauschen und man ist 10 Euro ärmer, aber Problem beseitigt.
    Ein Puffer mit 20000 l ist natürlich ein Traum, aber wo hin damit, hat man keine Landwirtschaft? Ich wäre schon froh, könnte ich einen weiteren 1000 l Puffer irgendwo unterbringen.


    Grüße
    Pflaume

  • Das Argument, FK seien günstiger, das mein Vorredner nannte, ist keines, würde keine Röhrenkollektoranlage kaufen, die teurer als eine FK ist. Gerade bei Fußbodenheizung haben Vakuumröhren große Vorteile, da sie im Gegensatz zu FK eben super isoliert sind, ist auf Sumatra nicht so wichtig, aber bei Außentemperaturen unter 0 eben schon.


    Hallo Pflaume


    wenn Du bei den billigen China-Röhren mal die Solar-Keymark-Datenblätter studierst dann wirst Du feststellen müssen dass diese Röhren im Winter im Sonnenschein unter 0°C weniger Energie je Quadratmeter verbauter Dachfläche abliefern als Flachkollektoren. Der Abstand von einem Absorber zum Nachbar-Absorber ist einfach das systematische Problem bei den Röhren. Die zum Teil angebotenen CPC-Spiegel funktionieren im ersten Jahr und werden mehr und mehr blind... das ist nicht DIE Lösung...
    Selbst teure Röhren tun sich schwer damit über den Winter mehr Energie einzufangen als Flachkollektoren wenn die Betriebstemperatur der Flachkollektoren niedrig gehalten wird. Doch genau an diesem Punkt sind in 90% der Hydrauliken gravierende Fehler zu finden welche die Kollektoren zwingen auf hohem Temperaturniveau zu arbeiten. Dann und NUR dann wenn hohe Vorlauf-Temperaturen unumgänglich sind, zeigen Röhrenkollektoren einen deutlichen energetisch messbaren Vorteil.
    Darum ist es auch von Vorteil für kleine Anlagen Röhren zu verwenden. Über 20m² mit Röhren zu bauen halte ich hingegen nicht mehr für sinnvoll - denn dann ist eine auf niedrige Temperaturen getrimmte Hydraulik der schlauere Weg


    Bernhard


  • Bei mir war die grundsätzliche Überlegung die Anlage so einfach wie möglich, mit so vielen Teilen wie nötig zu bauen. Dann landet man zwangsläufig bei einer Direktwasseranlage mit Heatpiperöhren. Da ich die Solaranlage erst letztes Jahr nachgerüstet habe werde ich sehen wie es im Sommer läuft.

    Grüsse


    Volker


    -altes Bauernhaus 280m² etwas gedämmt, DC40GS
    -2x2750l ex Gastanks als Puffer, mit Stroh gedämmt im Holzverschlag, Anlage in 5/4" Schwarzrohr geschweißt
    - Centramischer als RLA, WMZ, gemauerter 25x25cm Schornstein, ca.6,5m hoch, alles in der Garage, 20m Fernwärmeleitung
    -Solar seit Sep.2013, Direktwasseranlage, 20m² "Wuxi-Wankang" Heatpiperöhren, 60°, fast Süden, Resolregler "Deltasol BX", WMZ über "Grundfoss Dirkt Sensors"
    -Brauchwasserwärmepumpe seit Sep.2014, Dimplex BWP30HS

  • Hallo Bernhard,


    auf diese Keymark-Berechnungen möchte ich nicht eingehen, ich habe da einige Vorbehalte einerseits, habe mich aber auch nicht intensiv damit auseinandergesetzt, und auch nicht Lust und Zeit, um das jetzt hier auseinanderzunehmen.
    Die Uni ist bei mir nun 3 Jahrzehnte her, und nach rund 20 Jahren ist es mir damals endlich halbwegs gelungen, Theorie Theorie sein zu lassen, und die Sache von der Praxis her zu sehen, zumindest halbwegs.
    Wir hatten hier, 200 m Luftlineie weg, jemanden, der eine kleine ST für Brauchwasser hatte, noch etwas mehr nach Westen als meine Anlage, dafür allerdings keine Verschattung durch Nachbarhäuser und vor allem nicht zur besten Tageszeit bei einer Südwestanlage zwischen 14 und 15 Uhr durch den Kirchturm.
    Im Winter hatte der schlicht und ergreifend keinen Ertrag und hat, nachdem er den Vergleich mit mir sah, jetzt auch Röhren auf dem Dach.
    Da die Sonne im Winter tief steht, und bei mir sowieso dann praktisch nie senkrecht auf die Röhren scheint, ist der Abstand zwischen den Röhren zwar ein Vorteil, weil der Schnee, bis zu einer gewissen Menge, durchfallen kann, aber kein Nachteil, da die Sonne schräg auf die Kollektorfläche trifft, weil die Röhern ja rund sind und damit nicht nur die Fläche oben, sondern auch die Fläche seitlich absorbiert, womit zumindest ein Teil der Röhre sogar in einem besseren Winkel zur Sonne steht, als es z.B. ein planes Fenster tut.
    In Sachen Reflektionsbleche bin ich allerdings bei Dir, schon weil sie im Winter sowieso meist von reflektierendem Schnee bedeckt sind, von der Sonne aufgrund des Einfallswinkels höchstens bei reinen Südanlagen getroffen werden, und alle paar Jahre gereinigt werden müßten. Im Sommer, wo dann die Sonne senkrecht einstrahlt, die Reflektonsbleche somit etwas bringen, hat man sowieso Überschuß.


    Aber das sind schon Details. M.E. ist es auch nicht unbedingt wichtig, wie viel je m² Kollektorfläche eingesammelt wird. Sondern was nach Wärmeverlusten übrigbleibt. Entsprechend der alten Erfahrung, man wird nicht reich, durch das was man monatlich verdient, sondern durch das, was am Monatsende nach Ausgaben übrigbleibt.
    Und wenn die Kollektorflüssigkeit (bei mir läuft das Wasser direkt durch die Röhren, primitiver geht es nicht, je Röhre 3 l Inhalt) morgens bei Frost in der Nacht, so wie heute, eben nicht auf 0° oder dank Glysantin sogar darunter, abgekühlt ist, sondern, habe gerade extra nachgeschaut, je nach PT1000 bei 20 - 22° C steht (gestern hatten wir übrigens keine Sonne, sondern Wolken und gelegentlich leichten Regen), dann reichen eben weitere 30° bereits aus, um Radiatoren und WW zu versorgen. Hätte ich Fußbodenheizung, könnte diese somit schon in Betrieb gehen, sobald in einer halben Stunde die Sonne einen kleinen Teil der Anlage bescheint.


    Ein weiterer Vorteil ist natürlich, dass die Wärmekapazität, somit auch die Übertragung z.B. an einem WT, bei Wasser deutlich höher ist, als bei einem Wasserglycolgemisch. Noch wichtiger, der Inhalt der Anlage ist einfach Leitungswasser und kein zu entsorgender giftiger Sondermüll, den nicht einmal jede Abgabestelle annimmt.
    Und was die Haltbarkeit betrifft, die teuren Röhren scheinen da durchaus teilweise Probleme zu haben, aber auch FK, davon wurden erst letztes Jahr hier bei einem riesigen Umbau welche einer namhaften Heizungskesselfirma verbaut, und kürzlich sah ich, dass wohl bereits einige davon wohl von innen beschlagen waren.


    Grüße
    Pflaume

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