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| Wie ist ein Solarspeicher aufgebaut und wie funktioniert dieser? |
Warmwasserspeicher lassen sich grundsätzlich in zwei Arten einteilen, zum einen in drucklose Speicher und zum anderen in Druckspeicher. Die drucklosen - auch offene Systeme genannt - werden meistens bei Thermosyphon-Anlagen verwendet. Für solare Anlagen werden größtenteils Druckspeicher verwendet, da sie wegen ihrer hohen Druckbelastbarkeit gut für eine Anbindung an das Hauswassernetz geeignet sind.
Der Brauchwasserspeicher der Anlage hat die Aufgabe, das vom Sonnenkollektor kommende Warmwasser mit möglichst wenig Verlusten zu speichern, da auch ein bis zwei Schlechtwettertage während der Sommermonate überbrückt werden müssen.
Seine Größe hängt von der benötigten Warmwassermenge ab. Je schlanker und höher der Speicher ist, desto besser ist die Wärmeschichtung.
Der möglichst weit unten im kalten Bereich sitzende Wärmetauscher ist somit in der Lage, auch bei geringerem Wärmeertrag von Seiten der Solaranlage Wärme aufzunehmen.
Der obere Teil des Speichers, der bei Bedarf nachgeheizt werden kann, wird auch Bereitschaftsvolumen genannt. Dieses Bereitschaftsvolumen beträgt bei fast allen Typen 35 – 40 % des Speichervolumens.
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| Was für Materialien werden bei einem Solarspeicher eingesetzt? |
Ein Solarspeicher muss, wie ein herkömmlicher Warmwasserspeicher korrosionsbeständig sein. Man setzt deshalb meist Stahl mit Vakuum-Emaillierung, Chromstahl, Stahl mit Kunststoffbeschichtung oder auch Kunststoffe ein.
Die billigste Variante ist der Kunststoffspeicher. Die Art des Speichers hält meist keinen hohen Betriebsdruck bzw. auch nur begrenzte Temperaturen aus. Die emaillierte Variante in daher nach wie vor der am meisten genützte Speichertyp. Er ist mit einer Emailschicht überzogen um den Stahl vor Korrosion zu schützen. Aber auch diese Variante ist mit Fehlern behaftet, d.h. Im Lauf der Zeit können sich Haarrisse bilden, das zu Korrosion führt und den Speicher zerstören kann. Deswegen werden Wärmetauscherabhängig Fremdstrom- oder auch Magnesiumanoden eingesetzt.
Mit kunststoffbeschichtete Stahlspeicher sind ebenso erhältlich. Sie sind preislich günstiger in der Anschaffung, können aber weniger Wärmeenergie speichern.
Sogenannte Edelstahlspeicher haben sich als sehr korrosionsbeständig erwiesen, sind allerdings erheblich teurer als Stahlspeicher.
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| Welche Bauteile werden in einem Solarspeicher benötigt? |
Wärmetauscher
Der Wärmetauscher trennt das Brauchwasser vom Frostschutz – Wassergemisch im Kollektorkreislauf. Er übernimmt dabei die Aufgabe Wärme zwischen den beiden hydraulisch getrennten Kreisläufen zu übertragen.
Prallplatte
Die am Kaltwassereintritt angebrachte Platte vermeidet eine Verwirbelung durch das einströmende kalte Wasser. So verhindert man, dass sich das Kaltwasser mit dem Warmwasser der oberen Schicht vermischt.
Temperaturfühler
Der richtige Sitz des Temperaturfühlers ist entscheidend für eine genaue Regelung der Solaranlage. Dieser sollte daher auf Höhe des Solarkreiswärmetauschers anmontiert sein ( im unteren Speicherdrittel ). Somit ist schon bei geringer Einstrahlung gewährleistet, dass Energie in das Kaltwasser über geht.
Der Temperaturfühler für die Nachheizung sollte jedoch mindestens auf die Höhe des Nachheizwärmetauschers angebracht werden um somit den Beginn des Nachheizbedarfs signalisieren zu können.
Warmwasserentnahme
Im Gegensatz zu einem gebräuchlichen Trinkwasserboiler wird das Warmwasser bei einem Solarspeicher unten entnommen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten die Verluste bei der Wasserentnahme zu verringern.
• Entnahme innerhalb des Speichers von oben nacht unten durch einen Bodenflansch
• Entnahme außerhalb des Speichers in der Wärmedämmung
• Entnahme mit einer Rohrschleife ( Syphon ) nach unten
• Einbau einer Konvektionsbremse
Durch dies konstruktiven Unterschiede lässt sich so ein Solarspeicher am deutlichsten von einem konventionellen Wassererwärmer unterscheiden
Dämmung
Die Wärmedämmung ist ebenso ein wichtiges Kriterium bei der Qualitätswahl des Speichers. Neben der Dämmstärke sind konstruktive Details von Bedeutung. Es ist demnach wichtige den Speicherboden mit einzubeziehen, auch sollte sie überall anliegen. So können größere Verluste durch Konvektion zwischen Dämmung und Speicher wie auch Verluste an den Anschlüssen minimiert werden.
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| Welche Speicherarten sind erhältlich? |
Bivalenter Solarspeicher
Kombispeicher
Pufferspeicher
Latentwärmespeicher
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| Bivalenter Solarspeicher |
Diese Speicher besitzen zwei Verarbeitungsmöglichkeiten, konkret sind dies zwei Wärmetauscher mit denen der Speicher beladen werden kann. Bivalent steht hier für die Zweiwertigkeit des Speichers.
In ihm wird erwärmtes Trinkwasser bevorratet. Die Größe solch eines Speichers wird über den täglichen Warmwasserbedarf pro Person und der zu versorgenden Personenzahl ermittelt. Besonders im Verbrauchsverhalten liegt in punkto Wasser- und Energiebedarf ein sehr großes Einsparungspotenzial bei den Nutzern.
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| Kombispeicher |
Kombispeicher werden für die gleichzeitige Erzeugung von Brauch- wie auch Heizungswasser eingesetzt, die Heizung wird dabei mit der überschüssigen Solarwärme unterstützt, was besonders in den Frühjahrs- und Herbstmonaten sehr gut funktioniert.
Die Brauchwasserbereitung erfolgt auf unterschiedliche Art.
• Mittels eines externen Wärmetausches: Das zu erwärmende Trinkwasser durchströmt im Gegenstromprinzip mit dem aus dem oberen Bereich entnommenen heißen Speicherwasser den Plattenwärmetauscher. Das durch diese Frischwasserbereitung abgekühlt Speicherwasser wird mittels einer speziellen Konstruktion in Schichten entsprechenden Temperaturniveaus wieder in den Speicher geleitet.
• Mittels eines internen Wärmetauschers: Das zu erwärmende Trinkwasser durchströmt einen Wärmetauscher, welcher sich im oberen, heißen Bereich des Speichers befindet. Der durch diese Frischwasserbereitung entstehende Kaltwasserfall nach unten durch die Temperaturschichtungen im Speicher wird mit Hilfe thermosyphonischer Konstruktionen verhindert.
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| Pufferspeicher |
Pufferspeicher sind vom Aufbau her die einfachsten Speicher, da sie nur mit Heizungswasser gefüllt sind und daher im Innenbereich keinen Korrosionsschutz benötigen. Trinkwasser wird mit Ihnen nicht erzeugt. Pufferspeicher benötigen aufgrund des geschlossenen Heizungskreislaufs keinen besonderen Korrosionsschutz. Sie werden meist aus Baustahl gefertigt. Wie der Name schon sagt, soll mit Hilfe dieses Speichers eine Pufferung der angebotenen Energie erreicht werden. Diese kann aus einer konventionellen Heizung stammen, von Kollektoren bereitgestellt werden, von der Wärmepumpe kommen oder durch einen Brennstoffkessel erzeugt werden.
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| Latentwärmespeicher |
Um größere Energiemengen speichern zu können, ohne allzu große Speicher zu verwenden, werden seit längerem Untersuchungen angestellt, Wasser als Speichermedium zu ersetzen. Durch die Verwendung anderer Stoffe könnte die Speicherkapazität erhöht und gleichzeitig das Speichervolumen reduziert werden. Die Latentwärmespeicher nutzen die Energiemengen, die beim Phasenwechsel von z.B. Paraffin benötigt bzw. frei werden. Man verspricht sich dadurch bei gleicher Speichergröße eine bis zu 3,5fach höhere Wärmekapazität und damit eine starke Reduzierung des Platzbedarfs.
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| FAZIT |
Um möglichst geringe Wärmeverluste zu erreichen, sollte ein Solarspeicher einige wichtige Voraussetzungen erfüllen. Mit einem durchdachten Konzept können die Wärmeverluste gegenüber einem konventionellen Speicher tatsächlich reduziert werden. Dies kann beispielsweise zu einer deutlich kleineren Kollektorfläche führen, da nur ein Bruchteil der wertvollen Sonnenenergie über den Speicher wieder an die Umgebung abgegeben wird.
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