Nutzungserfahrungen
Blog Monat 2009 02
Obwohl auch im Februar noch Schnee fällt, vermag die Sonne an einigen Tagen die Sonnenkollektoren bis über 60 Grad Celsius zu erhitzen. Der Schnee glitt übrigens den ganzen Winter hindurch stets rasch von den Sonnenkollektoren ab, sodass bei geringem Sonnenschein rasch Wärme eingefangen werden konnte. Dank der genialen Wärme-Schichtung im Solarspeicher kann die Sonnenwärme rasch für Warmwasser sowie Heizung genutzt werden. So war die letzte Einfeuerung des Winters 2008/2009 am 11.02.09, obwohl die Aussen-Temperaturen an einigen Nächten noch unter - 10 Grad Celsius sanken.
Die geniale Schichtung des Solarspeichers gepaart mit effizienten Sonnenkollektoren ermöglichen diese optimale Nutzung der Sonnenwärme. Eine starke Dachneigung und die unbeschattete Ausrichtung der Sonnenkollektoren gegen Süden tragen ebenfalls zur guten Ausbeute bei.
Funktionsweise Solarspeicher und Steuerung
Das Wasser wird im Solarspeicher nach Temperaturdifferenzen geschichtet. Die wärmsten Temperaturen werden stets oben gemessen, wo sich auch der Boilereinsatz für das Warmwasser befindet (> 50 Grad). Das Heizwasser wird hingegen tiefer entnommen, da das Heizsystem des Sunnehuus nur etwa 26 Grad benötigt. Die Temperaturschichtung ermöglicht auch die Wärmezufuhr bei relativ tiefen Kollektortemperaturen. Die Anordung der beiden Wärmetauschergruppen sowie die Solarsteuerung unterstützen diese ideale Temperaturschichtung.
Funktionschema der Solarheizung
Funktionschema Solarheizung (Quelle: Jenni Energietechnik AG, Oberburg)
Etwas links der Bildmitte ist der Solarspeicher dargestellt. In dessen Kern ist ein Chromstahlboiler eingebettet, welcher das Warmwasser (Trinkwasser) beinhaltet. Im obersten Teil dieses Boilers wird heisses Wasser entnommen, dabei strömt unten frisches Trinkwasser nach, welches sich durch die umliegenden Temperaturen rasch erhitzt (blau). Aus den übrigen Bereichen des Speichers fliesst Heizungswasser in den Wärmetauscher des Holzofens und auch durch die Heizverteilung (rot). Der Solarkreis ist ebenfalls ein für sich geschlossener Flüssigkeitskreislauf (hellgrau), da die Wärmeträgerflüssigkeit frostsicher aus Wasser und Frostschutzmittel besteht. Dieser Kreislauf besteht aus zwei Wärmetauschergruppen im Solarspeicher mit spiralförmig eingebetteten Rohren von 1 x 48m (oben) und 2 x 36m (unten) Länge, 15 Sonnenkollektoren (37.5m2) sowie zugehörigen Leitungen, Pumpen, Ventilen und Expansiongefäss. Alle Komponenten der Solarheizung werden durch eine zentrale Steuerung (Opticontrol) orchestriert und abhängig von Temperaturmeldungen der Fühler Pumpen ein- oder ausgeschaltet und Ventile umgeschaltet.
Funktionsweise der Speicherbeladung mit Sonnenwärme
Sobald die Sonnenkollektoren (F1) um 4 Grad Celsius wärmer sind als der untere Wärmetauscher im Solarspeicher (F9), schaltet sich die Umwälzpumpe an und die erwärmte Trägerflüssigkeit wird dem Solarspeicher zugeführt. Ist die Wärmeträgerflüssigkeit der Kollektoren (F1) wärmer als der obere Wärmetauscher (F10), so wird diese oben zugeführt und durchfliesst danach auch den unteren Wärmetauscher (F11). Ist dies jedoch nicht der Fall, so wird nur der untere Wärmetauscher (F11) durchströmt.
Beispiel anhand eines winterlichen Sonnentages
| 13.02.09: Temperaturen in Grad Celsius | Morgen | Mittag | Abend |
| F1 Kollektoraustritt | - 5.5 | 65.6 | - 7.5 |
| F6 Speicher Warmwasser | 52.8 | 54.0 | 56.0 |
| F7 Speicher Heizung oben | 50.7 | 53.7 | 55.8 |
| F8 Speicher Heizung mitte | 34.0 | 38.2 | 41.9 |
| F9 Speicher Heizung unten | 32.3 | 32.8 | 37.2 |
| F10 Speicher Wärmetauscher oben | 50.1 | 53.3 | 55.5 |
| F11 Speicher Wärmetauscher unten | 29.0 | 32.6 | 35.5 |
Trotz Tagestemperaturen wenig über dem Nullpunkt erwärmte die Sonne die Kollektoren auf über 60 Grad Celsius. Sobald die Steuerung feststellte, dass die Sonnenkollektoren (F1) mindestens 4 Grad wärmer als der untere Wärmetauscher war (F11), setzte diese die Umwälzpumpe der Kollektoren (P1) in Gang. Sobald die Kollektoren auch mehr als 4 Grad wärmer als der obere Wärmetauscher (F10) wurden signalisierte die Steuerung dem Ventil des Sonnenkreises (V1), dass auch der obere Wärmetauscher mit der heissen Wärmeträgerflüssigkeit durchflossen werden soll. Als die Wärmedifferenz zwischen F10 und F1 nicht mehr grösser als 2 Grad war, wurde das Ventil (V1) wieder geschlossen und später als dies zwischen F11 und F1 nicht mehr der Fall war, wurde die Pumpe des Sonnenkreises wieder ausgeschaltet.
Die obenstehende Tabelle veranschaulicht, wie an einem kalten, jedoch sonnigen Tag viel Wärmeenergie gewonnen werden konnte. Bereits bei Kollektortemperaturen von 33 Grad Celsius wurde dem Solarspeicher Wärmeenergie zugeführt. Zudem ist die Temperaturschichtung im Speicher offensichtlich (F6 - F9).
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