Solarpumpe angetestet

Heute habe ich mal die Solarpume angetestet. Deren Leistung soll ja von der UVR10x2 über ein PWM-Signal geregelt werden. Damit habe ich noch keine Erfahrung, also wollte ich es vorab schon mal ausprobieren. Pumpendiscounter.de hat mir die Wilo Yonos Pico STG 25/1-7.5 180 Hocheffizienzpumpe mit PWM-Kabel und Isolierschale für rund 285 Euro gestern geliefert.

Wilo_SolarpumpeTypenschild der Wilo Solarpumpe

PWM steht für Puls-Weiten-Modulation. Die Regelung schickt ein Rechtecksignal mit 10 und 2 kHz an die Pumpe. Je nachdem, wie das Verhältnis des Rechtecksignals zwischen 0 und 1 ist dreht die Pumpe mit mehr oder weniger Leistung.

Die erste Hürde war, das mitgelieferte PWM-Kabel an die Pumpe anzuschließen. Ich habe schon die Buchse gefunden, in die das Kabel reingehört, aber da war ein Gummipropfen drauf, den ich nicht herausbekommen habe. Schnell zum Telefon gegriffen und bei Wilo angerufen. Eine Frau aus dem Support sagte mir dann, dass diese Pumpe gar nicht von Wilo vertrieben wird, es sich wohl um ein OEM-Produkt handelt und deshalb kein Support gegeben werden könne. Das fand ich ziemlich daneben, wie die mich abgefertigt hat, denn die Pumpe ist keineswegs ein OEM-Produkt und sie wird auf der Herstellerwebseite ausführlich beworben. Ich hatte mich so gefreut, eine so gute Pumpe von einem deutschen Hersteller kaufen zu können. Warum immer nur dänische Pumpen kaufen, dachte ich mir… nach der ersten Erfahrung mir dem Support weiss ich wieder warum.

2016-03-10 16_42_33-Yonos PICO-STG  _  Baureihenbeschreibung  _ Wilo-Online Katalog

Nun, ich habe es dann selbst rausbekommen, dass oben auf der Pumpe ein eine weiße Fläche ist, unter die man mit einem Schraubendreher gehen muss, um einen Stift herauszuziehen, der den Gummipropfen freigibt.

An der UVR habe ich das PWM-Signal auf Ausgang 14 gelegt. Erfreulich ist, dass der Test – als die Kabel angeschlossen waren -, dann gleich funktioniert hat. In der UVR gebe ich eine Prozentzahl ein und die Pumpe dreht entsprechend schnell. Bei weniger als 15% steht sie allerdings schon still. Und im Stillstand verbraucht sie immernoch 0,8 Watt (macht 7 kWh/a). Ich hatte aber eh vor, noch einen Ausgang der UVR zu spendieren, um sie ganz abzuschalten, wenn ich sie nicht brauche.

Die Sache mit dem PWM-Signal funktioniert wie gedacht. Test bestanden.

Flachkollektor vs. Vakuum-Röhren-Kollektor

Früher oder später muss die Entscheidung getroffen werden, ob man Flachkollektoren (FK) oder Vakuum-Röhren-Kollektoren verwenden möchte. Ich habe für mich herausgefunden, dass es VRK sein sollen und zwar weil es für die gesamte Anlage vorteilhaft ist. Aber mal langsam – vergleichen wir erstmal:

Funktionsweise

Flachkollektoren sind dunkle Kästen, die unten und an den Seiten isoliert sind und von dem Wärmeträger durchströnt werden. An der Oberseite sind sie nicht isoliert, so dass die Wärme der Sonne hier absorbiert und an den Wärmeträger abgegeben wird.

Vakuum-Röhren-Kollektoren haben eine sogenannten Heat Pipe in einem doppelwandigen Glaskolben. Dieser Glaskolben isoliert rundherum sehr gut. Da es Glas ist geht die Strahlungswärme der Sonne hinein, wird von der Heat Pipe absorbiert, kann aber wegen der Isolierung nicht mehr raus. Die Heat Pipe führt die Energie in den sogenannten Sammler, der vom Wärmeträger durchströmt wird.

Bekannte Vorteile der jeweiligen Technologie

Flachkollektoren Vakuum-Röhren-Kollektoren
  • Günstiger im Anschaffungspreis
  • Beständig gegen Hagel
  • Höherer Ertrag pro Fläche
  • Leistungsfähiger bei kühleren Temperaturen

Frostschutz

Egal ob FK oder VRK, die Kollektoren müssen im Winter davor geschützt werden, dass das enthaltene Wasser gefriet und den Kollektor damit zerstört. Gemeinhin wird dies erreicht, indem man in dem Kollektorkreislauf nicht Wasser hat, sondern ein Wasser-Glykol-Gemisch. Die etwa 30% Glykol verhindern, dass die Flüssigkeit einfrieren kann.

Diese Frostschutzlösung hat aber auch ein paar signifikante Nachteile:

  • Der Kollektor-Kreis mit dem Glykol ist getrennt vom restlichen Heizungssystem. Die Wärmeübertragung funktioniert über einen Wärmetauscher. Der Wäremetauscher beeinflusst natürlich den Wirkungsgrad der Anlage: Ein paar Grad gehen da verloren.
  • Das Glykol ist hitzeempfindlich. Deshalb muss die Anlage so dimensioniert sein, dass sie auch im Hochsommer sämtliche Wärme aus den Kollektoren abnehmen können muss. Deshalb müssen etwa Speicher größer dimensioniert sein oder es muss ein Pool vorhaden sein, in den überflüssige Wärme abgegegben werden kann.
  • Glykol ist ein schlechter Wärmeleiter – jedenfalls im vergleich zu Wasser. Deshalb muss die Durchflussgeschwindigkeit höher sein, die Solarkeispumpe muss mehr pumpen (Stromverbrauch) und die Rohre im Solarkreis müssen größer dimensioniert werden.
  • Die Investitionskosten steigen mit der Komplexität der Anlage: der zusätzliche Wärmetauscher, das Glykol, eine Befüllstation für den Glykol-Kreis, zusätzlicher Druckausgleichsbehälter, mehr Kapazität in den Speichern etc.

Eine Alternative zu Glykol als Frostschutz ist es, den Kollektor mit normalem Heizungswasser zu betreiben und ihn bei Frostgefahr aktiv zu beheizen mit Wärme aus der Zentralheizung. Das funktioniert allerdings nur bei Vakuum-Röhren-Kollektoren, weil diese ja rund herum isoliert sind. Bei Flachkollektoren, die ja an der Oberseite nicht isoliert sind, würde zu viel Energie für das beheizen des Kollektors benötigt werden.

Ein solcher wassergeführter VR-Kollektor hat gegenüber einem System mit Glykol folgende Vorteile:

  • Das System bleibt einfach – ohne zusätzlichen Glykol-Kreis – und die Investiotionskosten sind geringer.
  • Im Sommer muss nicht benötigte Wärme nicht abgenommen werden. Die Solaranlage wird dann abgeschaltet und das Wasser im Kollektor verdampft (kocht). Der Dampf verdrängt das Wasser aus dem Kollektor, was in den Druckausgleichsbehälter aufgenommen wird. Dieses Verfahren wird „Steam Back“ genannt.
  • An warmen Tagen läuft die Wasser-Anlage deutlich effizienter als eine Glykol-Anlage: Weil die Pumpe weniger Leistung braucht, weile keine Verluste im Wärmetausche anfallen, weil die Anlage abgeschaltet werden kann, wenn genug Wärme im Speicher ist.

Nicht verschweigen darf man den Nachteil, dass im Winter Energie aufgewendet werden muss, um den Kollektor zu beheizen. Dies sind aber, so hört und liest man, nur etwa 3% von dem Ertrag, den die Anlage im Sommer hat.

Die Vorteile einer wassergeführten Anlage überwiegen meiner Meinung nach deutlich! Und da eine wassergeführte Anlage nur mit VRK umsetzbar ist, ist für mich damit auch die Entscheidung für einen VRK gefallen.

Anforderungen

Heute habe ich ein Anforderungsdokument zusammengestellt, in dem ich die Eckdaten zu unserem Vorhaben darstelle. Mit diesem Dokument werden ich auf Anbieter zugehen und um Vorschläge bitten.


1         Bestand

1.1       Objekt

Haus Friedenheim

  • Wohnfläche: DG + OG + EG je ca. 90m² = ca. 270 m²
  • Baujahr 1962
  • Saniert 2006 (Vollwärmeschutz, Fenster, Dach neu)
  • Standort: Rosenheim, Oberbayern

1.2       Energiebedarf

  • 2152 m³ Gas = ca. 24.000 kWh (in 2015)
  • Warmwasser: ca. 120 Liter / Tag (50°C)
  • Entspricht   89 kWh/m²a

1.3       Heizungsanlage

1.3.1       Hydraulisches Schema

Hydraulisches_Schema_Bestand

1.3.2       Brenner & Kessel

Energieträger: Erdgas

Brenner_Typenschild

Kessel_Typenschild

1.3.3       Steuerung

Technische Alternative UVR16x2

1.3.4       Heizkreis 1 (EG, OG)

  • Radiatoren im EG und OG
  • 4-Wege-Mischer mit Stellmotor von Viessmann
  • Heizkreispumpe älterer Bauart

1.3.5       Heizkreis 2 (DG)

  • Fußbodenheizung im DG
  • Floortec Etagenregelstation von Vogel & Noot (im DG verbaut)

Floortec

1.3.6       Warmwasser

  • 300 Liter Speicher
  • Ladepumpe: Grundfos ALPHA1 25-40 180 (neu)
  • Zirkulationspumpe: Vortex BWZ 152 KT

2         Bekannte Probleme

2.1       Schlechter Wirkungsgrad im Sommer

  • Wir haben einen Bedarf von durchschnittlich 120 Litern Warmwasser pro Tag (50°C)
  • Für die Erwärmung dieser Wassermenge braucht es theoretisch 6 bis 7 kWh.
  • Tatsächlich verbrauchen wir in der Zeit, wenn die Heizung aus ist, täglich 30 bis 35 kWh Gas
  • Die Anlage hat also im Sommerbetrieb einen Wirkungsgrad von nur 20%. Die Ursachen sind vermutlich:
    • 100 Liter Wasser im Kessel und das Gewicht des Kessels müssen aufgeheizt werden, jedoch dann diese Energie nicht restlos in den Speicher gebracht werden.
    • Verluste durch – aus heutiger Sicht – schlechte Isolierung des Speichers
    • Wärme im Rauchgas

2.2       Fußbodenheizung

  • Die Vorlauftemperatur vom Kessel muss sehr hoch eingestellt sein – höher als eigentlich erforderlich – damit die Zirkulation ins Dachgeschoss funktioniert.
  • Die Regelung der Etagenstation ist nicht gekoppelt an die Regelung der Zentralheizung.

2.3       Hygiene vom Brauchwasser

  • Einmal pro Woche werden der Speicher und die Warmwasserzirkulationsleitung auf 70°C aufgeheizt (thermische Desinfektion). Hoher Energieverbrach dadurch.

 

 

3         Denkbare Lösungsansätze

Liste ist offen und noch zu bewerten. Kombination von mehreren Maßnahmen kann sinnvoll sein.

3.1       Brennwerttherme

  • Ersetzen des bestehenden Gasbrenners und Kessels durch eine Brennwerttherme

3.2       Speicher + Frischwasserstation

  • Ersetzen des bestehenden Trinkwasserspeichers durch einen besser isolierten Heizwasserspeicher und eine Frischwasserstation

3.3       Solar

  • Solaranlage hinzufügen
  • 15mm-Kupferrohr vom Heizungskeller auf’s Dach ist vorhanden + 2-adrige Leitung für Temperaturfühler
  • Dachfläche am Quergiebel mit 28° Neigung und Ausrichtung 70° Südabweichung (O-SO)

3.4       Fußbodenheizung ohne Etagenregler

  • Die Etagenregelstation der Fußbodenheizung entfernen und durch Mischer und Heizkreispumpe im Heizungskeller ersetzen.

 

4         Rahmenbedingungen

Die durchgeführten Maßnahmen müssen zu signifikanten Einsparungen im Gasverbrauch führen und sich darüber amortisieren.