Viessmann Solarthermie

Solarthermie-Systeme von Viessmann

Viessmann hat mit den Vitosol Flach- und Röhrenkollektoren hochwertige Komponenten für solarthermische Anlagen im Programm. Solarthermie und ihr Design Im Rahmen der Projektierung einer Photovoltaikanlage ist in einem ersten Arbeitsschritt die Klärung der Entwurfsziele erforderlich. Weil eine Solarsystem nahezu immer Teil eines zweiwertigen Systems ist, bezieht sich das Planungsziel im Wesentlichen auf den geplanten Solardeckungsgrad. Der Solardeckungsgrad bezeichnet das VerhÃ?ltnis zwischen dem Energiebedarf fÃ?

r die WÃ?rmeerzeugung und der NutzwÃ?rme der Sonne.

Mit zunehmender Sonnenabdeckung muss weniger Strom aus dem herkömmlichen System zugeführt werden. Bemessungsgrundlage für den Solardeckungsgrad ist immer die von den entsprechenden Wärmegeneratoren pro Jahr bereitgestellte Wärmemenge (und nicht deren Leistung). Ein guter Kompromiß zwischen der Solarabdeckung und dem Solarertrag muss für jede Solarsystem ermittelt werden.

Der zweite Parameter für ein Sonnensystem ist der Auslastungsgrad des Systems, der das Verhätnis von Strahlungsenergie zu nutzbr. vorhandener Sonnenwärme beschreibt. Die Auslastung hat einen direkten Einfluß auf den dritten Parameter, den spez. Ausbeute des Kollektorsystems. Diese Angabe gibt an, wie viel nutzbare Wärme pro qm Kollektorfläche und Jahr durch die Solarsysteme produziert werden kann.

Je höhere Erträge, umso besser ist in der Regelfall die wirtschaftliche Effizienz der Anlagen. Der Solardeckungsgrad und der konkrete Gewinn hängen direkt zusammen: Je stärker die projektierte Solarabdeckung, umso mehr die Perioden im Hochsommer, in denen die bestrahlte Leistung aufgrund des niedrigeren Wärmeverbrauchs nicht mehr nutzbar ist.

Dadurch wird die Menge an Energie, die pro qm Kollektorfläche vernünftig eingesetzt werden kann, reduziert. Die Erwärmung des zweiten im untersten Speicherbereich installierten Wärmetauschers durch das Solarsystem erfolgt nur, wenn eine über dem in der Steuerung eingestellten Temperaturunterschied zwischen dem Kollektor-Temperatursensor und dem Speichertemperaturfühler liegen.

Gestaltungsziel für die Warmwasserbereitung in Ein- und Zweifamilienhäusern ist eine Solarabdeckung von rund 60 vH. Allein die Solarsysteme versorgen im Hochsommer die Warmwasserbereitung an den meisten Tagen (ohne Rückhalt durch die Kesselanlage). Die nicht rückgewinnbare Abwärme wird in vernünftigen Rahmen gehalten, der Anwender tastet den Nutzen der Solarsysteme gut ab und speichert über einen langen Zeitabschnitt herkömmliche Zusatzheizung.

Aus technischen und ökonomischen Gesichtspunkten ist es nicht zweckmäßig, eine wesentlich größere Solarabdeckung für die Warmwasserbereitung als 60 zu haben. Für die Auslegung der Solarsysteme muss zunächst der Warmwasserbedarf bekannt sein. Zur Vermeidung von Fehldimensionierungen wird der Bemessungsverbrauch als Grundlage für die Solarsysteme herangezogen. Für eine Solarabdeckung von rund 60 prozentig hat sich in der Anwendung eine Zweitagesanalyse etabliert, d.h. der Speicher sollte in der Lage sein, das Zweifache des erwarteten Tagesbedarfs (bezogen auf den Auslegungsverbrauch) aufzunehmen.

Das Kollektorsystem ist so ausgelegt, dass der komplette Inhalt des Speichers an einem Sonnentag auf mind. 60 C aufgeheizt werden kann. Aus dieser Sicht wird das Verhältniss von Lagervolumen und Kollektorfläche errechnet. Verzehr von 30 Litern pro Kopf bei 60 °C. Im mitteleuropäischen Raum steht an einem wolkenfreien Tag im Sommer eine Bestrahlung von ca. 5 Kilowattstunden pro m2 Kollektorfläche an.

Zur Einbringung dieser Menge Energie in den zweiwertigen Speicher sind bei Flachsammlern mind. 50 l Speicherkapazität pro m2 Kollektorfläche und bei Röhrenkollektoren 70 l pro m2 geplant. Das an die Zusatzheizung gekoppelte Teil des zweistufigen Speicherwärmers steht nur dann für die Solarwärmespeicherung zur Auswahl, wenn die Kollektoranlage im Kollektor eine über der Zusatzheiztemperatur liegen.

Für die Planung in einem Ein- oder Mehrfamilienhaus ( "high coverage rate") gilt: Ist die Fläche des Kollektors zwischen Südost und Südwesten orientiert, können 1,5 m2 Flachkollektor oder 1,0 m2 Rohrkollektorfläche pro 100 l Fassungsvermögen unterstellt werden. Der Kollektorbereich kann leicht erweitert werden, um eine unerwünschte Flucht oder Schrägstellung zu kompensieren. Weit mehr als die Hälfe der Gesamtkollektorfläche ist in Deutschland in Solarsystemen verlegt, die nicht nur das Trinkwasser, sondern auch die Raumwärme erwärmen.

Solarwärmeunterstützung ist heute der neueste Standard. Im Falle der Solarwärmeunterstützung sind sowohl die Angebots- als auch die Nachfrageentwicklung umgekehrt: Im Laufe des Jahres ist der Heizbedarf am größten, wenn die Solarstrahlung am niedrigsten ist. Ohne Saisonspeicher sind die Einsatzmöglichkeiten der Solarwärmeunterstützung begrenzt, eine komplette Abdeckung des Heizbedarfs im Sommer durch die Solarstromanlage ist nicht möglich.

Das Solarsystem kann daher den herkömmlichen Wärmegenerator nicht verdrängen und seine Energieleistung darf nicht verringert werden. In Systemen zur Unterstützung der Solarthermie werden Puffertanks verwendet, hier als Kombinationsspeicher mit integrierten Wärmetauschern aus gewelltem Edelstahlrohr zur Erwärmung von Trinkwasser. Solarthermie -Unterstützung ohne Saisonspeicher hat ihre Trümpfe - Überschüsse, die im Hochsommer nicht genutzt werden können.

Die Erfahrung hat gezeigt, dass interessierte Parteien die Einsatzmöglichkeiten einer wärmeunterstützenden Solartechnik im Gebäudebestand oft verkennen. Während der Konsultation sollten daher Fehlurteile so früh wie möglich behoben und die realen Vorstellungen von der Unterstützung der Solarthermie dargelegt werden. Das Solarsystem ist daher immer Teil einer Gesamtanlage, bei der der maximale Wirkungsgrad für den herkömmlichen Wärmegenerator besonders wichtig ist.

Die folgende Liste gibt einen schnellen Überblick über die Komponentenauswahl zur Unterstützung der Solarthermie. Grundlage für die Auslegung einer Solarstromunterstützung ist immer der Sommerwärmebedarf. Sie besteht aus dem Heizwärmebedarf für die Warmwasserbereitung und allen anderen vom System versorgbaren, gegen Entgelt abhängigen Abnehmern - wie z.B. Heizkellern im Hochsommer zur Kondensationsvermeidung.

Der sommerliche Wärmeverbrauch wird mit der Bemessungstabelle auf die entsprechende Kollektorfläche abgestimmt. Aus der so ermittelten kollektiven Fläche wird nun der 2- fache und der 2,5-fache Wert berechnet - zwischen diesen beiden Werten befinden sich die Zahlen für die kollektive Fläche zur Unterstützung der Solarthermie. Die Bestimmung des Verhältnisses von Kollektorfläche/Aufbewahrungsvolumen erfolgt analog zu Warmwassersystemen.

Für 1,5 m2 Flachsammler oder 1,0 m2 Rohrkollektor kann von einem Lagervolumen von 100 Litern ausgegangen werden, jedoch von mind. 50 Litern pro m2 Kollektorfläche. Die komplexen Zusammenhänge zwischen Solarsystem und konventioneller Wärmeerzeugung erfordern eine ganzheitliche und gründliche Planbarkeit. Viessmann hat mit der Vosolar 300-F eine Kompaktlösung eigens für die solarthermische Unterstützung im EH.

Das Gerät ist ein leistungsstarkes Gerät zur Unterstützung der Solarwärme und Warmwasserbereitung. Der Montagebügel ist bereits mit Heizkreisverteiler, Solar-Divicon, wärmegedämmter Rohrleitung und Abschaltventilen vorkonfektioniert. Der Regler beinhaltet alle erforderlichen Funktionalitäten von Wärmegenerator und Photovoltaik. Für die Energiebilanz wird auf der Kontrollanzeige der solare Ertrag angezeigt. Mit energiesparenden Hocheffizienzpumpen für Heizungs- und Solarkreisläufe ist die Windkraftanlage Vario 300-F ausgerüstet.

Als weit verbreiteter Irrglaube gilt die Vermutung, dass eine Unterstützung der Solarthermie nur mit einer Fußbodenheizung möglich ist. Ursache für diese geringe Reduktion ist die etwas erhöhte Solltemperatur der Solarsysteme, die immer durch den Heizkreisrücklauf beeinflusst wird. Bei der Gegenüberstellung der unterschiedlichen Heizungsflächen ist zu beachten, dass die Solarsysteme die Wärme vor allem während der Übergangsphase an den Heizkreislauf abgeben sollen.

Das heißt für das Solarmedium, dass die Wasserdampfbildung bei höheren Systembetriebsdrücken im Falle einer Stagnation später oder gar nicht stattfindet. Durch die angenehm niedrigen Standtemperaturen in Vitosol-Kollektoren - dank ThermProtect und der automatischen Abschaltung der Temperatur - kann das Dampfbildungsrisiko bei einem Systembetriebsdruck von mehr als 3 Bar auf ein Mindestmaß gesenkt und gleichzeitig die Solarflüssigkeit vor Übertemperatur bewahrt werden.

Für die korrekte Festlegung der Druckbedingungen im ganzen Solarkreislauf wird der Systembetriebsdruck durch Addieren mit dem Minimaldruck am Höhepunkt des Systems von 3 bar der statische und der statische Luftdruck errechnet. Bei herkömmlichen Systemen ist mit einem Messbereich von 0,3 bar sichergestellt, dass beim Befüllen des Systems die erforderliche Menge an Wasser (4 v. H. des Systemvolumens, aber mind. 3 Liter) in den MAG gepresst wird.

Ein Sonnensystem verändert diese typische Temperaturkurve nicht, kann aber die Basistemperatur um einige Grade anheben. Das Ausmaß des Temperaturweges hängt vom VerhÃ?ltnis der BeckenoberflÃ?che zur AbsorberoberflÃ?che ab. Das wird mit einer Kollektoroberfläche erzielt, die höchstens die Hälfte der Größe der Pooloberfläche hat. Wenn das Schwimmbad auf Haltetemperatur gefahren und mit einer konventionellen Heizung gewartet wird, verändert sich das Betriebseigenschaften der Solarsysteme und ihr Einfluss auf die Schwimmbadtemperatur kaum.

Das Solarsystem gewährleistet einen Temperaturanstieg um wenige Grade über die eingestellte Unterstützungstemperatur (so niedrig wie möglich) und verhindert so eine zusätzliche Erwärmung im Sommereinsatz. Weil die Freibadbeheizung nur im Winter stattfindet, steht das Kollektorsystem in der Kältezeit als Zusatzheizung zur Verfuegung. Daher sind hier Systeme zur kombinierten Beheizung von Schwimmbädern, Trinkwasserversorgung und Heizflächenunterstützung vonnöten.

Bei der Gestaltung dieser Kombi wird die Sammlerfläche für die Warmwasserbereitung mit der Sammlerfläche für die Schwimmbadwassererwärmung ergänzt. Aufschläge für die Zusatzheizung sind nicht erforderlich. Anmerkung: Die Integration einer Solaranlage in ein Hallenbad ist zu aufwendig, um nach Faustregel zu funktionieren.

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