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Überdimensionierte VRK Solarthermieanlage - was tun ?
Verfasser:
Blindfreddy
Zeit: 16.03.2019 22:23:33
0
2764651
Hallo

Darf ich mal nach Erfahrungen fragen, wie man eine überdimensionierte Solarthermieanlage im Sommer am besten 'bändigt' ?

Hintergrund: meine VRK Anlage umfasst 90x Heatpipe VRK Röhren in Serie - sie ist wohl auf Low Flow ausgelegt, der Druckverlust ist recht hoch, mehr als 7 Liter pro Minute gehen nicht. Bei voller Pumpengeschwindigkeit steigt zudem das Delta-T zwischen Solarrücklauf und unterer Piuffertemperatur merklich an (über 10K).

Bei direkter Sonneneinstrahlung ist das Delta zw. VL und RL auch im Winter mindestens 20K, im Sommer geht die Anlage regelmäßig in Stagnation mit bis zu 230°C am Kollektor. Zudem liegt wegen des hohen Delta-T auch die maximale Puffertemperatur bei ca 75°, da der VL dann im Sommer mit über 100° ankommt. In der Übergangszeit ist das alles ok, auch in diffusem Licht bringt die Anlage Leistung, aber was kann man im Sommer tun ?

Nachts mittels Steuerung Puffer kühlen ?
Externer Plattenwärmetauscher ?
Umstellen auf Tichelmann ?
Teilabdeckung mit (PE) Folie ?
Aufständern, so dass im Sommer die effektive Fläche geringer ist ?

Andere Ideen ???

Vielen Dank im voraus.

Verfasser:
de Schmied
Zeit: 16.03.2019 23:15:47
2
2764662
Die 90 Röhren sind wieviel qm?

Wieviel Puffer in L stehen im Keller?

Verfasser:
mdonau
Zeit: 17.03.2019 05:18:44
0
2764673
welche Dachneigung/Aufstellwinkel?
welcher Kollektortyp?

Verfasser:
Joerg Lorenz
Zeit: 17.03.2019 08:55:06
1
2764691
Zitat von Blindfreddy Beitrag anzeigen
Nachts mittels Steuerung Puffer kühlen ?
Externer Plattenwärmetauscher ?
Umstellen auf Tichelmann ?
Teilabdeckung mit (PE) Folie ?
Aufständern, so dass im Sommer die effektive Fläche geringer ist ?



Nach Problemen mit der Dichtigkeit bei Extremtemperaturen, bin ich irgendwann dahintergekommen, dass eine dem Bedarf angepasste Rückkühlung über die Regelung am effizientesten und am effektivsten ist.

Im Sommer reicht es mit einer Speichertemperatur nach der Rückkühlung auf 65°C immer fürs WW. Wirklich immer. Der Nutzen von Temperaturen über dieser ist klar negativ. Und im Herbst/Winter/Frühling, wenn sie die Heizung unterstützt, sind Temperaturen sowieso kein Problem mehr.

Eine insgesamt korrekt dimensionierte Anlage ist im Sommer hoffnungslos überdimensioniert. Moderne Anlagen verfügen deshalb über Mechanismen dür den Eigenschutz. Eine zusätzliche Rückkühlung erhöht die Lebensdauer der Anlage schnell mal auf das Doppelte.

Verfasser:
Dietmar Lange
Zeit: 17.03.2019 11:23:09
0
2764739
Zitat von Joerg Lorenz Beitrag anzeigen
Zitat von Blindfreddy Beitrag anzeigen
[...]



Nach Problemen mit der Dichtigkeit bei Extremtemperaturen, bin ich irgendwann dahintergekommen, dass eine dem Bedarf angepasste Rückkühlung über die Regelung am effizientesten und am effektivsten ist.

Im Sommer reicht es mit einer Speichertemperatur nach der[...]


Völlig einverstanden, diese Auffassung hat sich auch bei den meisten Systemanbietern durchgesetzt.

Trotzdem ein Hinweis.

Die Rückkühlung des Speichers über die Kollektoren funktioniert nur mit FK problemlos, bei VRK ist das Prinzip weniger brauchbar.

Hier kann ein altes, fast vergessenes Prinzip. die Sommerzirkulation durch Schwerkraft, helfen.

Prinzip.

1 Heizkörper in der ersten oder zweiten Etage über dem Speicher mit möglichst starken Querschnitt an den Speicher absperrbar oben und unten anschließen. Leitungsführung wie bei alten Scherkraftheizungen immer fallend ohne Flußrichtungsumkehr

Sinnvollerweise Heizkörper im Bad.

Damit entsteht eine Schwerkraftheizung die den Speicher solange kühlt, bis die hohe Temperaturdifferenz abgebaut ist

Der Heizkörper kann natürlich auch an einer Außenwand befestigt werden

Dietmar Lange

Verfasser:
Blindfreddy
Zeit: 17.03.2019 18:06:44
0
2764889
Vielen Dank für die Rückmeldungen und Anregungen. Ich denke Rückkühlung übernacht wird wohl eher nicht funktionieren wegen der Heatpipe VRKs, die ja gar nicht durchströmt werden. Die Idee mit einem Heizkörper gefällt mir aber sehr gut.

Noch ein paar Daten zu meiner Anlage:
Es handelt sich um drei Heatpipe-VRK Felder mit jeweils folgenden Attributen:

Absorberfläche 3,0 m2
Aperturfläche 3,2 m2
Bruttofläche 4,5 m2
Druckverlust bei Durchfluss 100 l/h pro m2 0,1387 bar

Insgesamt also 9,0m2 Absorberfläche

Pufferspeicher hat 1000l mit zwei Wellrohr-WT, 2 qm oben und 3 qm Fläche unten. Mittels Drei-Wege-Ventil können entweder nur der untere oder beide in Serie ausgewählt werden. Die erste Konstellation ist für geringe Kollektortemperaturen, die letztere für hohe und hat sich im Vgl. zu der ursprünglichen Verrohrung, woe entweder oben oder unten auswählbar war, bereits bewährt, da die RL-Temperatur nun meistens annähernd der unteren Puffertemp. ist.

Die Neigung ist 30°. Das ist für Übergangszeit und Winter natürlich murks, ich erwäge, daher, die Anlage auf ca 70° aufzuständern - Erfahrungen, ob das in Praxis gegen sommerliche Überhitzung hilft und auch höheren Ertrag in der Übergangszeit bringt, wären sehr wertvoll für mich.

Verfasser:
Dietmar Lange
Zeit: 17.03.2019 18:53:39
0
2764915
Zitat von Blindfreddy;2764889 [
Die Neigung ist 30°. Das ist für Übergangszeit und Winter natürlich murks, ich erwäge, daher, die Anlage auf ca 70° aufzuständern - Erfahrungen, ob das in Praxis gegen sommerliche Überhitzung hilft und auch höheren Ertrag in der Übergangszeit bringt, wären sehr wertvoll für mich.


70° sind für Ertrag nicht sonderlich sinnvoll, das Optimum für HU liegt hier zwischen 50 bis 60°

Noch steiler bringt nichts mehr, eher leicht kontraproduktiv, ist aber günstig als Vorsorge gegen Sommerstagnation.

Zum Berechnen:

Mit den konkreten geographischen Daten (Koordinaten) den Winkel berechnen, an dem in der Übergangszeit Licht senkrecht in die Kollektorebene einfällt.

Bringt aber nicht mehr viel, > 40° bis < 60 ° passt für HU in D gut.

Dietmar Lange

Verfasser:
Blindfreddy
Zeit: 17.03.2019 19:19:16
0
2764927
Ok danke, also sollte Aufständerung auf ca 60° für besseren Ertrag bei gleichzeitiger Entlastung im Sommer durchaus nützlich sein ?

Wie sieht es mit dem hohen Druckverlust und Delta-T aus - ist hier eine Umverrohrung auf Tichelmann, also die drei Felder parallel schalten, sinnvoll ? Ich fürchte, dass dadurch zwar das Delta-T sinkt, der Druckverlust aber so gering wird, dass Pumpe dann die Flüssigkeit so schnell durch den WT jagt, dass dieser nicht die ganze Wärme aufnehmen kann, es wäre also kontraproduktiv. Zudem würde dann bei geringer Sonneneinstrahlung ja wohl die Anlage ausbleiben, da effektiv nur ein Feld das Delta-T erzeugt. Stimmt das so ?

Verfasser:
Dietmar Lange
Zeit: 17.03.2019 20:24:53
1
2764964
Zitat von Blindfreddy Beitrag anzeigen
Ok danke, also sollte Aufständerung auf ca 60° für besseren Ertrag bei gleichzeitiger Entlastung im Sommer durchaus nützlich sein ?

Wie sieht es mit dem hohen Druckverlust und Delta-T aus - ist hier eine Umverrohrung auf Tichelmann, also die drei Felder parallel schalten, sinnvoll ?[...]


60° passt bei HU praktisch immer !
3 Kollektoren in einer hydraulischen Reihe ist bei (fast) allen Fabrikaten kein Problem
Fehler werden oft bei der Druckeinstellung gemacht, bei älteren Anlagen ist der Druck oft viel zu hoch eingestellt.

Zum Druck:

BDH Infoblatt 34 - Betriebssicherheit thermischer Solaranlagen

Empfehlung

Kapitel 6.3 Druckverhältnis beachten

Dietmar Lange

Verfasser:
Regelungsfuzzi
Zeit: 17.03.2019 20:47:08
1
2764973
-Aufständern
-Durchfluß erhöhen
-Wärmetauscherfläche erhöhen -> zweiten Puffer dazustellen mit Rohrschlange unten und evtl. Umschaltventil zum seriellen zuschalten umbauen, nicht obere und untere Schlange umschalten. Gibt niedrigere Kollektortemperaturen -> höherer Ertrag -> größere Deckung

Ich empfehle ein bisschen mit einer Solarberechnungssoftware zu spielen, da kannst du dir den Deckungsgrad simulieren lassen anhand verschiedener Kollektorwinkel und Puffervolumina.

Verfasser:
Blindfreddy
Zeit: 20.03.2019 10:47:39
0
2765878
Vielen vielen Dank für die Anregungen / Empfehlungen. Auch das BDH Dokument ist super, ich wünschte, ich hätte davon vor 4 Jahren gewußt, als ich die Anlage eingebaut habe. "Learning by doing" ist oft mit Fehlern verbunden......

Ich werde die Anlage nun erstmal auf ca. 60 Grad aufständern, zudem kann ich im Sommer einfach die Heizungspumpe einschalten und die Heizkörperventile in den Badezimmern aufdrehen, wenn die Temperatur im Puffer / Kollektor zu hoch wird.

Frage: macht es Sinn, die Kollektoren zudem parallel zu verrohren (Tichelmann) - das sollte ja T_koll deutlich verringern und die Pumpe entlasten. Oder verlagert das die Probleme nur bzw. schafft neue, weil in der Übergangszeit dann das Temperaturniveau für HU zu gering ist ?

Verfasser:
vrksolaranlage
Zeit: 20.03.2019 14:59:02
0
2765971
Hallo Blindfreddy,

ich habe ebenfalls eine VRK Hipepipe Solaranlage mit 120 Röhren. Mittlerweile sind es noch 110 Röhren, da durch Hagelschlag einige gesprungen und zerschlagen wurden.

Das Problem mit der Überhitzung hatte ich auch.

Meine Anlage hatte ich 2006 eingebaut.
52° Dachneigung mit 4 VRK mit je 30 Röhren in Reihe geschaltet
Der Durchfluss lag bei max. Drehzahl bei ca. 590 l/h
Puffervolumen 2x 1.000 Liter mit insgesamt 4 innenliegende WT

Zur Stagnationsvermeidung hatte ich folgendes testet.

Im Jahr 2007 war ein Sonnenreicher April, so dass meine beiden Puffer mit 95° nicht mehr ausreichten. Ich habe dann einen weiteren Puffer mit 1.000 Liter dazu gestellt, so dass ich dann am Ende 5 WT hatte. Jahre später, als die Kinder aus dem Hause waren und der WW-Verbrauch sank, ging trotzdem die Anlage in den Stillstand.

Die Verschaltung bei dir in Tichermann wird aus meiner Sicht nichts bringen, da der sich der Durchfluss nicht bzw. kaum erhöhen wird durch das viele Wellrohr. Die Kollektoren selber haben fast keinen Widerstand. Die Temperaturerhöhung wird die gleiche bleiben.
Was effektiv etwas gebracht hat den Stillstand zu verzögern, war das Eimerprinzip. Die Solarpumpe darf erst starten, bei einer Kollektortemperatur von 85 -90° und bei erreichen von 70° am Kollektor schaltet die Pumpe wieder aus.
Vorteil - geringerer Stromverbrauch gleich hohe Temperaturen im oberen Pufferbereich.
Nachteil - geringer Solarertrag was im Sommer von Vorteil ist. Im Winter ist das schlecht. Puffer und Verrohrung gibt duch die hohen Temperaturen mehr Wärme ab, so dass der Keller im Sommer nicht mehr kühl ist.
Abdeckung von 2 Kollektoren hat ebenfalls etwas gebracht. Aber wer will jedes Jahr bei 52° Dachneitung die Plane über die Kollektoren legen und sturmsicher befestigen.

Daher habe ich meine Solaranlage auf Wasserbetrieb umgestellt, um das vercracken der Solarflüssigkeit zu verhindern. Die hohen Stillstandstemperaturen haben dem Sammlergehäuse sehr zugesetzt. Seitliche Plastikabdeckungen sind gebrochen und die Gummidichtungen am Sammlerausgang des Kupferrohres sind verhärtet, gebrochen und anschließend herausgefallen.

Fazit nach 12 Jahren VRK
Wenn Vrk-Solaranlage, dann nur mit Wasser betreiben
Ich persönlich würde mir nie mehr VRK aufs Dach bauen, sondern FK nehmen.
Bei meinen beiden Kindern habe ich jeweils eine FK-Anlage aufs Dach gebaut und ist wesentlich besser. Die Jahreserträge zur Sonneneinstrahlung sind höher (auch während der Heizperiode), und im Sommer kann der Puffer in den frühen Morgenstunden über die Kollektoren gekühlt werden, so dass eine Stagnation vermieden wird.

Schönen Gruß

Peter

Verfasser:
winnman
Zeit: 20.03.2019 18:34:02
1
2766058
und gleich auf PV wechseln und WW mit WP machen, wäre das nicht eine viel bessere Lösung?

Strom kann immer verwendet werden (oder Verkauft), Energie muss nicht sinnlos in Rückkühlung umgewandelt werden, durch WP wird auch der schlechtere Wirkungsgrad der PV ausgeglichen.

Verfasser:
vrksolaranlage
Zeit: 20.03.2019 21:33:08
0
2766116
Das ist eine Kostenfrage und kommt auf die Hydraulik und Systemtemperaturen an.

Außerdem möchte nicht jeder Strom auf dem Dach und einen Wechselrichter im Keller - wegen Strahlungen.
Manche bauen extra Stromfreischalter ein um Strahlungen zu verhindern

Eben nicht jedermanns Sache.

Verfasser:
winnman
Zeit: 20.03.2019 23:46:09
0
2766153
kannst ja direkt von PV in den Akku fahren (OK Laderegler sollte da zwischen) Strahlung wird da nix großartiges emittiert.

Aber neben dem Bett ein WLAN-Router den braucht es ja heute unbedingt :)

Verfasser:
Blindfreddy
Zeit: 25.03.2019 19:49:49
0
2767730
@vrksolaranlage

Vielen Dank für den Erfahrungsbericht, bei mir ist an den Sammlern zum Glück keinerlei Gummi oder Kunststoff. Ich ständere die Anlage jetzt erst einmal auf und heize im Sommer ab 80Grad im Puffer die Badezimmer; wenn das nicht reicht dann noch die Kellerräume und wende den Trick mit der hohen Einschalttemperatur an.

Ich habe übrigens so gut wie kein Wellrohr mehr, alles 1" C-Stahl bis auf die letzen 1-2m, bei mir ist mindestens 90% des Druckverlusts im Kollektorsammler, daher die Überlegung, parallel zu schalten. Aber das kann ich ggf. immer noch nachholen, eins nach dem anderen.

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