Solaranlage Trinkwassererwärmung mit Durchlauf-Wärmetauscher

7. Oktober 2020
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Aus dem Pufferspeicher wird nur dann Wärme an das Trinkwasser übertragen, wenn Trinkwarmwasser gezapft wird. Das gezapfte Wasser wird ähnlich wie bei einem Durchlauferhitzer erwärmt. Die Nacherwärmung erfolgt in einem separaten Bereitschaftsspeicher. Für eine optimale Wärmeübertragung an das Trinkwasser muss der Fördervolumenstrom der Entladepumpe (P3) optimal an den schwankenden Zapfvolumenstrom angepasst sein.

Vorteile

  • Es sind keine Veränderungen am bestehenden konventionellen System notwendig; einfache kostengünstige Einbindung in das bestehende Trinkwassernetz.
  • Vorhandene Bereitschaftsspeicher können weiter betrieben werden; ebenso konventionelle Nachheiz-Durchlaufsysteme, wenn sie in der Leistung regelbar sind.
  • In der Regel ist kein zusätzlicher Aufwand für Trinkwasserhygiene erforderlich (im Gegensatz zu Systemen mit solarem Vorwärmspeicher). Ausnahme: Trinkwasserinhalt des Wärmetauschers und der Verrohrung bis zum Bereitschaftsspeicher >3 l.
  • Gute Voraussetzung für optimalen Solarertrag. Da der Entladewärmetauscher direkt vom Kaltwasser angeströmt wird, gelangt bei korrekter Regelung des Puffer-Entlade-Volumenstromes und richtiger Dimensionierung des Entladewärmetauschers ein gut abgekühlter Rücklauf in den Pufferspeicher. Eine temperaturgeschichtete Einspeisung des Entladekreis-Rücklaufs in den Puffer ist deshalb nicht erforderlich.
  • Geringerer Strombedarf als Vorwärmspeichersysteme, da nur eine zusätzliche Solarpumpe (P3) erforderlich ist.

Nachteile

  • Ohne besondere Maßnahmen ist eine Deckung der Zirkulationsverluste nur dann in geringem Umfang möglich, wenn im Entladewärmetauscher eine Erwärmung des Trinkwassers über die Solltemperatur im Bereitschaftsspeicher zugelassen wird. Zur Deckung der Zirkulationsverluste ist in der Regel ein zweiter Entladewärmetauscher erforderlich.
  • Die drehzahlgesteuerte Regelung der Entladepumpe P3 ist nicht trivial und nur mit größerem Messaufwand (hohe zeitliche Auflösung) zu kontrollieren.
  • Bei großem dynamischem Bereich des Zapfvolumenstroms (von null bis zu mehreren m³/h) ist u. U. ein zweiter Wärmetauscher erforderlich (Kaskadenschaltung). Ggf. ist abzuwägen, ob auf die solare Deckung von hohen Zapfspitzen verzichtet wird.
  • Hoher Druckabfall im Wärmeübertrager kann dazu führen, dass der Druck im Warmwassernetz erheblich unter den Druck im Kaltwassernetz abfällt. Dadurch besteht die Gefahr von Fehl-Überströmungen aus dem Kaltwassernetz in das Warmwassernetz an Mischstellen von Warm- mit Kaltwasser (vor allem bei hohem Zapfvolumenstrom).
  • Verkalkt oder verschmutzt der WT, so erhöht dies den Druckabfall (vgl. oben). Dies kann zu Störungen der Warmwasserversorgung führen.

Hinweise

  • In Solarthermie-2000-Anlagen traten sehr häufige Probleme mit der Regelung auf, aufgrund mangelhafter Anpassung des Volumenstroms der Entladepumpe P3 an den Zapfvolumenstrom. Die Entladung des Pufferspeichers und die Erwärmung des Trinkwassers waren dadurch nicht optimal. Folgende Bedingungen müssen vom Regler erfüllt werden (Einstellwerte beispielhaft, gilt für WT mit mittl. log. Delta T von 5 K).
    • P3 ein
      • wenn T1 > T2 + 7 K
        und
      • wenn Zapfvolumenstrom > Mindestvolumenstrom von P3

    Anpassung des Fördervolumenstroms von P3 an den Zapfvolumenstrom
    • P3 aus
      • wenn T1 < T2 + 5 K
        oder
      • wenn Zapfvolumenstrom < Mindestvolumenstrom von P3

    Der Prototyp eines Reglers, mit dem die Regelbedingungen durch je einen Volumenstromzähler im Entladekreis und in der Kaltwasserleitung eingehalten werden, wurde im Rahmen eines Solarthermie-2000-Forschungsprojektes entwickelt. Viele Regler arbeiten jedoch ausschließlich mit Temperaturfühlern. Da heutzutage zahlreiche Hersteller Frischwasserstationen mit Durchlauferwärmung des Trinkwassers anbieten, deren Regelung bezüglich dieser Anpassung auch denselben Anforderungen wie an eine Entladeregelung standhalten müssen, erwartet die ZfS, dass inzwischen geeignete Entladeregler am Markt verfügbar sind, die den Entladevolumenstrom optimal an den Zapfvolumenstrom anpassen. Erfahrungen dazu liegen uns jedoch nicht vor.
  • Die Anbindung der Zirkulation an die Kaltwasserleitung zur solaren Deckung von Zirkulationsverlusten wird wegen der damit verbundenen Erhöhung der Eintrittstemperatur in den WT in der Regel nicht empfohlen.
    Eine derartige Anbindung halten wir nur dann für denkbar, wenn der Zapf- und Zirkulationsvolumenstrom getrennt werden, indem die Zirkulation bei Zapfung abgeschaltet wird und nur in Zapfpausen eingeschaltet ist. Dann kann dies eine preiswerte Lösung zur Deckung von Zirkulationsverlusten sein. Eine geschichtete Einspeisung des Entladekreis-Rücklaufs in den Solarpufferspeicher ist dann aber erforderlich. Erfahrungen mit einer derartigen Variante liegen der ZfS nicht vor. Hygienische Aspekte bei Abschaltung der Zirkulation (DVGW W551 und W553) sind zu beachten.
  • Die Auslegung des Wärmetauschers erfordert eine besondere Sorgfalt. Insbesondere der maximal zulässige Druckverlust bei hohen Zapfspitzen und eine gleichzeitig gute Wärmeübertragung bei niedrigen Durchflüssen sind zu beachten. Wir empfehlen die Auslegung von einem Wärmetauscherhersteller durchführen zu lassen.
  • Die Kaskadierung (Parallelschaltung) von mehreren Wärmetauschern ist eine denkbare und von Herstellern angebotene Lösung, um größere Zapfspitzen bei akzeptablem Druckverlust erwärmen zu können. Erfahrungen hierzu liegen der ZfS nicht vor.
  • Um ein zu starkes Verkalken des Entladewärmetauschers zu vermeiden, wird eine Rücklaufbeimischung im Entladekreis des Pufferspeichers installiert, die die Temperatur im WT begrenzt. Der zugehörige Temperaturfühler sollte – wie dargestellt – im WT-Einlauf montiert werden. Eine Montage am WT-Ausgang auf die Trinkwasserseite (wie bei Vorwärmspeichersystemen) wird nicht empfohlen, da dies aufgrund des schwankenden Zapfvolumenstroms und der Trägheit bei der Wärmeübertragung zu Regelungsproblemen (Aufschwingung) und zu einer Überhitzung auf der Primärseite (Kalkausfällung) führen kann.

Erfahrungen & Fragen zum Thema Solarthermie

Bestücken eines Flach- und Satteldaches

Das zu bestückende Dach hat eine Länge von 12m. Über eine Länge von 10m verfügt es über eine durchgehende Dachgaube als Flachdach mit einer Breite von ca. 4m. Daran schließt sich das Satteldach an mit einer Höhe von ca. 2,5m bis zum First. Der Winkel dürfte 45° betragen. Frage 1: Kann man sowohl den Flachdachteil als auch das Satteldach bestücken? Wieviel Elemente werden hier ungefähr Platz finden? Frage 2: Gibt es eine technische Möglichkeit, ca. 30 lfm Balkonbrüstungen, Höhe ca 90cm, ebenfalls zu bestücken?
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Förderung einer PV-Anlage ab 2017

Wir haben eine Photovoltaikanlage gekauft, die Ende Oktober installiert und in Betrieb genommen werden soll. Für dieses Jahr gibt es keine Förderung mehr. Ist es möglich, die Förderung im Januar 2017 zu beantragen und über wen muss ich sie beantragen?
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Wasser im Winter ablassen

Austauschflüssigkeit soll das reines Wasser sein. Kann ich im Wochenendhaus im Winter das Wasser ablassen wenn ich keine Wärmeleistung brauche?
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Solaranlage von 2006 gegen neue Anlage austauschen: Förderung möglich?

Ich habe bereits eine Solarthermie Anlage (18 qm) seit 2006 installiert. Letzten Winter ist die Anlage auf dem Dach komplett aufgefroren. Ich hatte Ende 2006 bereits eine Förderung erhalten. Jetzt haben wir uns entschlossen die komplette Anlage zu demontieren und eine komplette neue Anlage (wieder 18 qm) zu installieren. Kann ich hierfür erneut eine Förderung bekommen/beantragen? Was muss ich hierfür tun?
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Vakuumröhren undicht - Kosten?

Wir haben im Jahre 2008 Vakuumröhrenkollektoren SolarPlus mit Durchfluss und Heat-Pipe-Prinzip der Firma BRÖTJE auf uns Dach bauen lassen. Die Röhren (eine der Röhren ?) sind undicht, so dass die ganze Flüssigkeit ausgelaufen ist. Wir hätten gerne einen Kostenvoranschlag für die auf uns zukommenden Kosten.
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PVT-Kollektoren für Einfamilienhäuser und Ferienhäuser gesucht

Ich suche im Auftrag von einigen Bauherren nach PVT-Kollektoren zur Strom und Warmwassererzeugung für Einfamilienhäuser, in der Stadt und als Ferienhäuser am Strand. Standort für die Anlagen ist Lima in Peru. Welche Daten brauchen Sie von mir, um einen Kostenvoranschlag zu erstellen? Freundliche Grüße!
Antwort eines Haus&Co Experten

Gibt es erweiterbare Heizkessel?

Gibt es eine Heizungsanlage die man anfänglich mittels Solarthermie nur zur Warmwasserunterstützung nutzen kann, aber in beispielsweise 2 Jahren durch Kesselerweiterung und Aufstockung der Kollektorfläche in die Heizungsunterstützung mit einbinden kann? Und wenn ja, sind die Wirkungsweisen dann ähnlich hoch wie bei spezielleren Einzelgeräten, oder muss da dann Abstriche machen?
Antwort eines Haus&Co Experten

Bester Heizsystem Hersteller

Ich freue mich auf zahlreiche Erfahrungen hinsichtlich meiner Frage: Welcher Heizsytem-Hersteller ist der Beste?
Antwort eines Haus&Co Experten

Heizung mit Solarunterstützung - Produktwahl

Würde gern meine Heizung mit Solar unterstützen - bereits installiert ist ein SPK 15 und ein 1000 Liter Hygienespeicher. Mein Dach hat zwar eine Neigung von 45 Grad aber ist Ost- West ausgerichtet. Will jetzt auch keinen Mist kaufen, aber bezahlbar und möglich bafa unterstützt sollte ist schon sein.
Antwort eines Haus&Co Experten

Solarthermieanlage erhitzt Speicher nur ungenügend - Temperatur zu niedrig

Trotz des anhaltend guten Wetters bin ich mit meiner Solarthermie Anlage nicht wirklich zufrieden. Bis vor ein paar Wochen hat alles tadellos funktioniert. Dann wurde eine neue Wasserenthärtungsanlage eingebaut und der Wasserfilter erneuert. Nach ein paar Tagen ist mir dann aber aufgefallen, dass die Temperaturen im Wasserspeicher nicht mehr so hoch waren wie üblich. Statt 65 Grad Celsius waren es nur um die 40 Grad Celsius. Ich habe die Solarflüssigkeit gewechselt, gespült, mehrmals entlüftet: das Problem ist aber geblieben. Die Flüssigkeit kommt mit gut 75 Grad Celsius in den Wärmetauscher und geht mit 25 Grad wieder hoch. Die Temperatur auf den 8qm Flachkollektoren ist gut 95 Grad Celsius. Druck ist bei 4,5 bar. Die Temperatur im mittleren Bereich des 400l Warmwasserspeichers bleibt aber bei den gut 40 Grad Celsius (oben kaum wärmer). Die Grundfos 25 60 Solarpumpe läuft (und einer ersten Prüfung nach auch ohne Fehler). Haben Sie eine Idee woran es liegen kann?
Antwort eines Haus&Co Experten

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