Vierleiternetz mit Nacherwärmung

9. November 2020
Vierleiternetz mit Nacherwärmung außerhalb oder innerhalb des Solarpufferspeichers
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Das Kollektorfeld kann auf der Heizzentrale montiert sein, oder auf einem oder mehreren anderen Gebäuden der Nahwärmesiedlung. Die Solarwärme wird über die Kollektorkreispumpe P1 und die Speicherladepumpe P2 vom Kollektorfeld in einen mit Heizungswasser gefüllten Solarpufferspeicher transportiert.

Vierleiternetz (2 solar; 2 konventionell) mit Nacherwärmung außerhalb des Solarpufferspeichers

Vierleiternetz (2 solar; 2 konventionell) mit Nacherwärmung im oberen Teil des Solarpufferspeichers

Der konventionelle Wärmeerzeuger (Kessel o. ä.) sorgt dafür, dass bei zu geringer Erwärmung im Solarpuffer das Wasser auf die Soll-Vorlauftemperatur erwärmt wird. Er kann dem Solarpufferspeicher nachgeschaltet sein, oder den oberen Bereich des Pufferspeichers erwärmen.
Der nachgeschaltete Kessel kann durch einen Bypass umgangen werden (Ventil V3), wenn die Austrittstemperatur aus dem Solarpuffer höher liegt als die Soll-Netzvorlauftemperatur (Vermeidung von Wärmeverlusten durch unnötige Kesseldurchströmung).

Zur Vermeidung von unnötigen Speicherverlusten soll der Netzrücklauf nur dann durch den Pufferspeicher strömen, wenn die Temperatur im Speicher oben wärmer ist als im Netzrücklauf. Ist der Speicher oben kälter als im Netzrücklauf, strömt er am Solarspeicher vorbei (Ventil V1).

Die Rücklaufbeimischung (Ventil V2) verhindert, dass zu heißes Wasser aus dem Pufferspeicher (z. B. 90 °C) oder aus dem Kessel in den Netzvorlauf strömt.

Die zwei Leiter des konventionellen Netzes (2k) und die zwei Leiter des Solarnetzes (2s) sind voneinander getrennt. Erst am solaren Pufferspeicher erfolgt die hydraulische Verbindung.

Der Nutzungsgrad der Solaranlage ist umso höher (und die Netzverluste geringer), je niedriger die Netzrücklauftemperatur ist. Die Höhe der erforderlichen Netzvorlauftemperatur, der technische Aufbau und die Qualität des Temperaturabbaus der Vorlauftemperatur in den Wärmeübergabestationen sind daher entscheidend für die Effizienz des Solarsystems.

Vorteile gegenüber Dreileiternetzen

  • Die Strömungspfade im Vierleiternetz sind übersichtlich und leicht verständlich.
  • Die Netzvorlauftemperatur kann durch die Netzrücklaufbeimischung bei allen Betriebszuständen eindeutig geregelt werden. Es erfolgt keine Beeinflussung der Netzrücklauftemperatur durch die Solaranlage (im Dreileiternetz ist dies möglich).

Nachteile gegenüber Dreileiternetzen

  • Es entstehen zusätzliche Kosten durch den zweiten Solarleiter.
  • Der zweite Solarleiter verursacht zusätzliche Verluste.

Hinweise

  • Die Kollektorkreispumpe P1 geht in Betrieb, wenn entweder eine bestimmte Mindesteinstrahlung erreicht ist (strahlungsgeführte Regelung), oder die Temperatur in einem Kollektor um einen definierten Wert höher ist als die Temperatur im Solarpufferspeicher unten (Temperaturdifferenzregelung). Die Ladepumpe P2 schaltet ein, wenn die Temperatur im Kollektorkreis am Eintritt in den Wärmetauscher um einen definierten Wert höher ist als die Temperatur im Pufferspeicher unten.
  • Sind die Kollektorfelder auf mehrere Gebäude verteilt, empfiehlt sich für jedes Kollektorfeld eine eigene Regelung zur Beladung des Pufferspeichers selbst bei gleicher Orientierung und Neigung. Würde man alle Kollektor- und Ladepumpen nur über eine Regelung ansteuern, würde ein Ausfall dieser Regelung auch alle anderen Felder stilllegen. Bei Kollektorfeldern mit stark unterschiedlicher Orientierung und/oder Neigung ist eine Einzelregelung sowieso empfehlenswert.
  • Eine durchgehende Erwärmung des Solarpufferspeichers mit Durchströmung von oben nach unten erfolgt nur dann, wenn der Gesamtvolumenstrom der Ladepumpen P2 größer ist als der in den Puffer unten eintretende Netzvolumenstrom (Volumenreduzierung durch Rücklaufbeimischung beachten). Andernfalls würde der Gesamtvolumenstrom der Ladepumpen nahezu ohne Speicherwirkung nur durch den oberen Teil des Solarpufferspeichers strömen, und der Speicher wäre überflüssig. Dies wäre bei klein dimensionierten Solaranlagen der Fall, die in verhältnismäßig große Netze eingebunden werden.

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