Wärme rationell einbinden

19.05.2009 | Veröffentlicht in Ausgabe 10-2009 | Druckvorschau

Das Zweifamilienhaus in Goßmannsdorf wird mit einem 30-kW-Stückholzkessel und sechs Solarkollektoren Solarwärme beheizt. Zudem wurden drei Pufferspeicher mit je 1000 l Inhalt aufgestellt

Mittels Solaranlage und Stückholzheizung, in Verbindung mit einem Pufferspeichervolumen von 3000 l, wird ein Zweifamilienhaus in Unterfranken mit Heizwärme und Warmwasser versorgt. Eine elektronisch geregelte Warmwasserstation ermöglicht eine bedarfsgerechte Trinkwassererwärmung und für die Anlagensicherheit sorgt eine Solarstation. Solche Komponenten ermöglichten dem SHK-Betrieb Claus Grebner einen rationellen Montageablauf.

Seit Ende April heizen wir nur noch mit der Sonne, der Heizkessel ist seitdem nicht mehr gelaufen“, berichtet der Gebäudeeigentümer Burkard Mantel über die Erfahrungen mit dem Betrieb seiner regenerativen Heizungsanlage in seinem Zweifamilienhaus in Goßmannsdorf/Unterfranken. Dort kommen als Energieträger Stückholz und Solarwärme zum Einsatz. Drei Pufferspeicher mit je 1000 Liter Inhalt nehmen die Sonnenenergie von den sechs Kollektoren auf. Die zusätzlich benötigte Heizwärme für das Zweifamilienhaus mit 300 m² Wohnfläche liefert ein 30-kW-Stückholzkessel. Die dezentrale Trinkwassererwärmung über einen Plattenwärmetauscher ermöglicht eine bedarfsgerechte Versorgung. Denn warmes Wasser wird nicht nur für sechs Personen im Wohnhaus benötigt, sondern auch für den angrenzenden Landwirtschaftsbetrieb des Hauseigentümers.

Energetische Modernisierung und verstärkte Solarwärmenutzung

Von der Nutzung der Solarthermie war der Gebäudeeigentümer schon vorher überzeugt. Allerdings diente die Solarwärmeanlage mit 8 m² Kollektorfläche und einem 400-l-Solarspeicher in der Vergangenheit nur zur Trinkwassererwärmung. Das alte Heizsystem bestand aus einem Stückholz- und einem 28 Jahre alten Ölkessel.

Im Zuge einer energetischen Modernisierung wurden zunächst die Wärmeverluste des Zweifamilienhauses so reduziert, dass die Vorgaben der EnEV um 30 % unterschritten werden konnten. Gleichzeitig ließ der Bauherr den Ölkessel samt Tankanlage demontieren sowie zur Heizungsunterstützung das Solarkollektorfeld um 50 % vergrößern und die drei Pufferspeicher installieren.

Installiert wurde das komplett regenerative Heizsystem durch den Fachbetrieb Grebner Heizung-Sanitär aus Königsberg. Unterstützung in der Planung der Anlagenhydraulik erhielt der SHK-Unternehmer Claus Grebner durch den Systemanbieter Estec Energiespartechnik. Für den Stückholzkessel war ein Mindest-Pufferinhalt von 40 l pro kW Heizleistung gefordert. Um einen möglichst hohen Teil des Solarertrags nutzen zu können und zudem lange Brennerlaufzeiten zu erreichen, wurde die Pufferspeicheranlage jedoch mit 3000 l dimensioniert.

Bedarfsgerechte Warmwasserversorgung mit Verbrühschutz

Für die Warmwasserversorgung setzte der SHK-Fachmann auf die Trinkwassererwärmung über eine externe Station mit Plattenwärmetauscher und drehzahlgeregelter Pumpen: „Bei einer Anlage mit Biomassekessel, Pufferspeicher und Solarwärme setzen wir generell Warmwasserstationen ein. Damit kann erstens die gespeicherte Solarwärme so effizient wie möglich für die Heizungsunterstützung genutzt werden, und zweitens hat der Nutzer warmes Wasser bedarfsgerecht und genau in der eingestellten Temperatur zur Verfügung“, erklärt Claus Grebner.

Die elektronisch geregelte Warmwasserstation erwärmt das Trinkwasser im Durchlaufprinzip über einen Edelstahl-Plattenwärmetauscher. Nach Angaben des Anbieters Taconova erreicht die eingesetzte WW-Station Megafresh z.B. 40 l/min Warmwasserleistung mit einer Zapftemperatur von 45 °C bei 50 kW Wärmeleistung aus dem Puffer. Die Temperatur im Pufferspeicher sollte dafür jedoch mindestens 50 °C betragen. Für eine konstante Auslauftemperatur sorgen der Direktsensor Tacocontrol und eine stufenlos von 12 bis 100 % modulierende Primärkreis-Umwälzpumpe. Die Regelung ermittelt über den digitalen Durchfluss- und Temperatursensor anhand der Messdaten für Temperatur und Durchflussmenge, mit welcher Drehzahl die Umwälzpumpe das Heizwasser durch den Wärmetauscher strömen lässt. Ohne zusätzliche Sicherheitseinrichtungen ist der Nutzer so gleichzeitig auch vor Verbrühungsgefahr geschützt.

Auf der Primärseite sorgt die elektronische Regelung zudem für eine größtmögliche Temperaturdifferenz. Dies bewirkt stets niedrige Rücklauftemperaturen für den Pufferspeicher und verhindert darüber hinaus übermäßige Kalkausfällungen im Plattenwärmetauscher der Warmwasserstation.

Hoher Vorfertigungsgrad und rationelle Montage

Für den Betrieb des Solarwärmesystems sind Maßnahmen gefordert, welche entsprechend DIN EN 12976 die Eigensicherheit der Anlage gewährleisten. Die dazu erforderlichen Regel- und Sicherheitsbauteile wie Sicherheitsventil, Durchflussmengenregler und Entlüfter sind in Solarstationen zusammen mit einer Umwälzpumpe und Absperrarmaturen zu einer vormontierten Einheit zusammengefasst. Der SHK-Betrieb von Claus Grebner hat in der Anlage die Solarstation Tacosol eingesetzt. Diese erfüllt die Güte- und Prüfbestimmungen des RAL-Gütezeichens RAL-GZ 966 für Komponenten solarthermischer Anlagen, die unter anderem einen Kavitationsschutz für die Pumpe fordern. Taconova hat diesen geforderten Schutz durch einen saugseitig vor der Pumpe angeordneten Anschluss für das Membranausdehnungsgefäß gelöst. Zusammen mit Metall-Rückflussverhinderern verhindert dieses Konstruktionsmerkmal bei einem eventuellen Anlagenstillstand zudem, dass die Membran des Ausdehnungsgefäßes mit Dampf in Berührung kommt.

Die beiden eingesetzten Pumpen- und Armaturengruppen ermöglichten für Claus Grebner durch den hohen Vorfertigungsgrad eine rationelle Montage. Die anschlussfertigen Stationen vereinfachen die hydraulische Einbindung solarthermischer Anlagen in das Heizsystem und die Warmwasserversorgung.