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Verschaltung bei gesteuerter Durchströmung

Um klare Temperaturschichtungen zwischen den Speichern sowie eine möglichst niedrige Temperatur für das Kollektorfeld und eine möglichst hohe Temperatur für die Energieabgabe an den Verbraucher zu schaffen, werden Speicher auch mit gesteuerter Be- und Entladung installiert.

Solche Konzepte vermeiden zwar teilweise die Schwachstellen der ungesteuerten Durchströmung, erfordern jedoch einen höheren Regelaufwand, der die Systeme verteuert, die Einstellung aufwändiger und anfälliger gegen Störungen macht. Die Erfahrungen aus Solarthermie 2000 zeigen, dass die Effizienzvorteile solcher Zusatzsteuerungen immer gegen eine höhere Störanfälligkeit (z. B. Fehlströmungen durch unzureichend schließende Ventile) abgewogen werden sollten. Wichtig sind derartige Steuerungen immer dann, wenn man bestrebt ist, die Solarenergie dem Verbraucher auf höchstmöglichem Temperaturniveau anzubieten, oder wenn bestimmte Systemkonfigurationen vorliegen (s. Hinweis unten).

Temperaturorientierte Be- und Entladung

Die Speicher sind be- und entladeseitig in Reihe geschaltet, werden aber so be- und entladen, dass die Verschiebung der Temperaturniveaus zwischen den Speichern minimiert wird. Dazu wird Speicher 2 erst dann beladen, wenn die Austrittstemperatur T1 am Kollektorkreiswärmetauscher wärmer ist als in Speicher 2 oben. Die Temperaturfühler T1 und T2 zur Ansteuerung der Umschaltventile sollten unmittelbar am Ausgang aus den Wärmetauschern montiert sein.

Verschaltung bei gesteuerter Durchströmung

Regelstrategie

(alle Einstellwerte beispielhaft)

  • V1 Stellung "Beladen Speicher 1"
    • wenn T1 < TEntlade
  • V1 Stellung "Beladen Speicher 1 und 2"
    • wenn T1 > TEntlade + 2 K
  • V2 Stellung "Entladen Speicher 2"
    • wenn T2 > T3
  • V2 Stellung "Entladen Speicher 1 und 2"
    • wenn T2 < T3 – 2 K

Wird Speicher 2 von einem Kessel auf Bereitschaftstemperatur gehalten (z. B. auf 65 °C bei Anlagen mit Heizungsunterstützung), ist diese Beladestrategie zwingend notwendig. Andernfalls dürfte die Speicherbeladung erst bei z. B. T1 > 65 °C freigegeben werden, was für den Solarertrag sehr ungünstig wäre, oder es würde bei Temperaturen von T1 < 65 °C konventionell erzeugte Wärme von Speicher 2 nach Speicher 1 verschleppt.

Für die Entladestrategie ist diese Schaltung zumeist dann notwendig, wenn die Temperatur T2 am Entladewärmetauscher schwankt (z. B. bei Systemen mit Vorwärmspeicher oder wenn der Zirkulationsrücklauf entgegen unseren Empfehlungen an die Kaltwasserleitung angeschlossen wird). Die Umschaltung über Ventil V2 sorgt dafür, dass über den Entladekreis keine Energie von Speicher 2 nach Speicher 1 verschoben wird bzw. dass in Speicher 1 kein Wasser einströmt, das wärmer ist als die obere Temperatur in Speicher 1. Liegt an T2 dagegen eine weitestgehend konstante Temperatur an (z. B. bei gut funktionierenden Entladeregelungen in Systemen mit Durchlauf-Wärmetauschern), kann auf den Fühler T2 und auf das Ventil V2 mit seinem Anschluss an Speicher 2 verzichtet werden.

Die Inhalte dieser Seite sind im Rahmen der Projekte "Solarthermie-2000" und "Solarthermie2000plus" von der ZfS – Rationelle Energietechnik GmbH erarbeitet worden.

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