Kamin

Entstehung, Bau und Livedaten einer Vakuumröhren – Kollektoranlage



Die Speicher


Zentraler Austauschort für thermische Energie zwischen Solaranlage, dem Ölbrenner und dem wasserführenden Kamin (kommt noch) sowie der Zentralheizung sind die 2 Speicher.
Um externe Wärmetauscher und zusätzlich Pumpen zu sparen, wurden Speicher mit integriertem Solarwärmetauscher gewählt. Ein Speicher erhielt aus gleichem Grund einen Brauchwasserwärmetauscher zur Warmwassererzeugung.

Die wesentliche Begrenzung für die Speicherdimensionierung war der zur Verfügung stehende Raum, dessen Höhe, sowie die Breite der Tür, durch die die Speicher passen mußten.

Beginnt man nun im Solarsimulationsprogramm GetSolar mit zunächst einem geringen Speichervolumen bei sonst vorgegebenen Parametern und erhöht dann das Speichervolumen stufenweise, sieht man, dass der solare Abdeckungsgrad mit der Zunahme des Speichervolumens steigt. Bei der hier gewählten Konfiguration hört diese Zunahme bei ca. 2400 l auf. Zwei Wunder geschehen:
  1. Entspricht das gefundene Speichervolumen den BAFA – Vorgaben
  2. Ließ sich ein Hersteller finden (Sailer), der Speicher von 1200 l Inhalt mit ovalem Querschnitt baut, die durch besagte Tür passen.


Die reine Lehre verlangt hier eigentlich, dass die Speicher hinter einander geschaltet werden sollten. Da der Solarwärmetauscher eines Einzelspeichers für die Kollektorgrösse nicht ausreichend war, mußte auch der zweite Speicher einen Solarwärmetauscher erhalten und solarseitig wie heizwasserseitig parallel geschaltet werden. Im praktischen Betrieb beobachtet man gelegentlich leichte Asymmetrien, zumal auch der Heizungsrücklauf nur in einen der beiden Speicher geführt wird.
Der Schwerkraftausgleich macht diesen Asymmetrien zwischen den Speichern ein schnelles Ende.

Warmwasserspeicher

Über die automatische Temperaturerfassung von Speicherboden und Speichertop hinaus sind jeweils 5 manuell ablesbare Temperaturanzeigen angebracht.

Der tägliche Gebrauch lehrt, was natürlich die Solarsimulation auch zeigt, dass die Speicher im Sommer nach ca. 2 einstrahlungslosen Tagen leer sind. Im Winter dauert das nur wenige Stunden. Der Wärmeinhalt der 2400 Liter beträgt im Arbeitsbereich von 90°C bis 50°C = 2,4 m³x 1,162 kWh/m³°Cx 40°C Temperaturdifferenz = 111,5 kWh. Unser Haus benötigt im Januar z.B. ca. 209 kWh/Tag und die Speicher schaffen es im Winter zumeist nur bis knapp über 60°C.

Der Schluss, daß über oben erzielte Ergebnis hinaus mehr Speicher von Vorteil ist, darf aber nur bedingt gezogen werden, da man berücksichtigen muß, daß ein größerer Speicher höhere Auskühlverluste hat, und solange er nicht wirklich sehr groß ist, nur zwischen März und Oktober dazu dient einstrahlungslose Tage thermisch zu überbrücken. In unseren Fall hätten ein paar Kubikmeter mehr im Zeitraum März - Oktober nur einen geringen Vorteil.
5 m³ zusätzlicher Speicher ergäbe laut Solarsimulation lediglich eine Verbesserung der solaren Abdeckung um etwa 2%.

Man sollte rechtzeitig das Thema "Saisonalspeicher" bemühen! Hierzu muss man im Auslegungsprogramm GetSolar eine andere Auslegungsstrategie verwenden: "Brauchwasser und 2. Verbraucher" oder "Brauchwasser + Pufferspeicher", womit man auch wesentlich grössere Speichervolumina in Verbindung natürlich mit ebenfalls steigender Kollektorfläche behandeln kann. Für Saisonalspeicher werden sehr viel größere Speicher benötigt, die wiederum exzellent isoliert sein müssen, sonst ist die ganze Mühe vergebens. Später dazu mehr.

*Hinzugelernt: Wir hatten uns für interne Wärmetauscher in den Speichern sowohl für die Solarenergie als auch die Warmwasserbereitung entschieden, da es preislich deutlich günstiger war und zwei Pumpen sowie externe Plattenwärmetauscher gespart hat.
Auf Grund unserer heutigen Erfahrung würden wir für den Solarwärmetausch vermutlich einen externen PWT mit 2. Pumpe wählen (leichte Effizienzvorteile), auf jeden Fall unsere WW-Bereitung über eine Frischwasserstation extern machen. Die derzeitige Lösung führt im Winter zuweilen zu Engpässen, die man mit einer FWS abstellen könnte.
Schließlich erlaubte der externe Wärmetausch auch, die Speicher hintereinander zu schalten, was im Winter geringe Vorteile hat.

*Hinzugelernt: Nunmehr (Mai 2009)haben wir den speicherinternen Wärmetauscher zur Warmwasserbereitung stillgelegt und über R. Bogner (www.solabo.de) eine externe Frischwasserstation RATIOfresh 250 Alfanova erworben und installiert. Beim Ausbau der nicht benötigten alten Rohrleitungen fanden sich jede Menge Kalkabscheidungen, die daher rühren, daß unser Wasser sehr hart ist (23°dH) und das zugeführte Kaltwasser speziell im Sommer mit Speicherwassertemperaturen von über 80°C konfrontiert wird.
Das vermeiden wir nunmehr, in dem eine Vormischung vor die FWS eingebaut wurde, die die Temperatur des aus dem Speicher kommenden Heizwassers auf 60°C regelt. Außerdem war zu beachten, daß unser Haus mit verzinkten Stahlrohren in der Wasserversorgung ausgerüstet ist. Das schließt die Verwendung der üblichen FWS mit kupferverlöteten Edelstahlplattenwärmetauschern aus!!! Andernfalls droht Ungemach in Form von intermetallischer Korrosion mit Lecks in den Leitungen. Vielleicht gibt es noch andere, hier wurde nur besagte FWS von Wagner gefunden, deren Edelstahlplattenwärmetauscher von Alfalaval diffusionsgeschweißt ist und kein Kupfer im WW - Bereich enthält. Angenehm ist auch, daß größere Mengen Warmwasser hintereinander verfügbar sind und die Beschwerden aus dem Badezimmer wegen unzureichender Füllung der Badewanne mit Warmwasser vorbei sind.