Solarthermie-Kreislauf

Solarthermieanlagen verfügen über einen eigenen Solarkreislauf, in dem Solarflüssigkeit – ein Wasser-Glykol-Gemisch – zirkuliert. Die Solarflüssigkeit transportiert die gewonnene Solarwärme vom Kollektor zum Wärmespeicher und fließt danach mit geringerer Temperatur wieder zurück zum Kollektor. Damit Solarthermieanlagen effizient arbeiten, müssen Kollektoren und Wärmespeicher über den Volumenstrom des Solarkreislaufs optimal aufeinander abgestimmt sein. Die Strömungsgeschwindigkeit kann entweder möglichst gering oder möglichst hoch gewählt werden. Auch eine dynamische Anpassung des Volumenstroms ist möglich. Jedes Prinzip hat Vor- und Nachteile.

Gallerie

Regelungskonzepte für den Volumenstrom:

  • High-Flow
  • Low-Flow
  • Matched-Flow

High-Flow
Solarthermie-Anlagen mit einem High-Flow-System arbeiten mit einem hohen Volumenstrom von 30 bis 50 Litern pro Quadratmeter Kollektorfläche je Stunde. Durch die rasche Umwälzung der Solarflüssigkeit und den schnellen Abtransport der Solarwärme lassen sich im Kollektor Temperaturspitzen und damit Wärmeverluste vermeiden. Der Wirkungsgrad des Kollektors ist damit höher, gleichzeitig steigt jedoch der Stromverbrauch der Umwälzpumpe. Durch die rasche Umwälzung im High-Flow-Betrieb erwärmt sich das Wasser im Speicher außerdem langsamer. Wird ungeplant viel warmes Wasser benötigt, muss sich unter Umständen ein anderer Wärmeerzeuger hinzuschalten, was den Wirkungsgrad der gesamten Heizungsanlage verringern kann.

Low-Flow
Ein Low-Flow-Betrieb wird meist bei größeren Solarthermieanlagen ab 20 Quadratmetern Kollektorfläche realisiert. Durch die geringere Durchflussmenge von 10 bis 25 Litern pro Quadratmeter Kollektorfläche je Stunde nimmt die Solarflüssigkeit im Kollektor mehr Wärme auf und gibt auch mehr Wärme an den Speicher ab. In kurzer Zeit kann so viel Solarwärme gewonnen werden. Zur Speicherung ist ein Schichtenspeicher nötig, in dem das Wasser je nach Temperatur geschichtet wird. Eine Durchmischung des Wassers, die mit Temperaturverlusten einhergeht, wird so vermieden. Heißes Wasser steht im oberen Teil des Schichtenspeichers stets rasch zur Verfügung. Die Investitionskosten für einen Schichtenspeicher sind höher als für einen einfachen Wärmespeicher. Zugleich werden bei Low-Flow-Systemen jedoch kleinere Rohrquerschnitte und geringere Pumpenleistungen benötigt.

Matched-Flow
Eine Kombination aus High- und Low-Flow-Anlagen sind Matched-Flow-Anlagen. Dabei sorgt eine drehzahlgesteuerte Solarpumpe für eine an die jeweilige Kollektortemperatur angepasste Betriebsweise. Um das Wasser im Wärmespeicher rasch zu erwärmen, ist die Strömungsgeschwindigkeit der Solarflüssigkeit zunächst gering bis das gewünschte Temperaturniveau erreicht ist. Anschließend wird der Volumenstrom erhöht.

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