Neue Schichtspeicher-Ladestation von Taconova - Zwei Pufferzonen temperaturabhängig beladen
Die Entwicklung einer neuartigen Schichtspeicher-Ladestation verfolgte zwei Ziele: Eine hohe Energieausbeute aus den Solarkollektoren und den Aufbau einer stabilen Schichtung in Pufferspeichern. Die Funktionsweise ist, durch eine elektronische Regelung und drehzahlgeregelte Umwälzpumpen die Solarwärme abhängig von den im Speicher herrschenden Temperaturen einzuschichten.
Unter welchen Bedingungen eine Solarwärmeanlage effizient arbeitet, darüber scheiden sich die Geister. Um einerseits einen hohen Nutzungsgrad zu erzielen, soll den Solarkollektoren ein Maximum an Wärmeenergie entzogen und im Kollektorkreislauf eine möglichst hohe Temperaturdifferenz erreicht werden. Andererseits soll im Solarspeicher die Schichtung nicht durcheinander geraten, wenn die Solarkreispumpe die Sonnenwärme in den Speicher tankt.
Erfolgt aber die Speicherladung mit einer für den Schichtungsaufbau günstigen Temperaturdifferenz, kann dies wiederum zulasten des Nutzungsgrades gehen. Kollektorentladung und Speicherbeladung beeinflussen sich demnach gegenseitig, was den Nutzungsgrad auf der Primärseite und den Schichtungsaufbau auf der Sekundärseite betrifft.
Energieausnutzung und Schichtungsaufbau
Der Entwicklung einer neuen Schichtspeicher-Ladestation für Pufferspeicher ohne innen liegende Wärmetauscher gingen bei Taconova daher folgende Betrachtungen voraus:
- Um eine optimale Entladung des Solarkollektors zu erzielen, soll die Solarflüssigkeit nach der Wärmeabgabe im Speicher mit möglichst niedriger Temperatur zum Kollektor zurückfließen.
- Um in Pufferspeichern den Aufbau der Schichtung zu unterstützen, gilt es störende Strömungen zu vermeiden. Verwirbelungen, die den Schichtungsaufbau beeinflussen, entstehen vor allem durch die Temperaturdifferenz zwischen dem Pufferinhalt und dem Wasser, das aufgeheizt einströmt. Die Speicherladung erfolgt gewöhnlich jedoch mit dem Temperaturniveau, das im Solarkreislauf herrscht. Damit wird zwar Solarwärme in den Speicher gepumpt, bei Temperaturunterschied führt dies aber zwangsläufig zur Durchmischung.
Passende Temperaturdifferenz
Für eine hohe Energieausbeute im Kollektor und den Aufbau einer stabilen Schichtung in Pufferspeichern ohne innen liegende Wärmetauscher hat Taconova die Ladestation „Megasphere“ entwickelt. Die Beladungsstrategie orientiert sich an der maximalen Energieausnutzung: Die Solarwärme wird entweder in die obere oder die mittlere Zone des Pufferspeichers eingeleitet.
Die elektronisch geregelte Schichtspeicher-Ladestation berücksichtigt dabei sowohl das Angebot an Solarwärme aus dem Kollektorkreislauf als auch die im Pufferspeicher herrschenden Temperaturen. Über einen Edelstahl-Plattenwärmetauscher versorgt die Ladestation den Pufferspeicher mit der Wärme aus dem Solarkreislauf. Hier setzt jedoch erst das eigentliche Funktionsprinzip an, denn neben dem Plattenwärmetauscher und einem Dreiwege-Umschaltventil gehören eine elektronische Regelung („Megasphere“-Controller), eine drehzahlgeregelte Primärkreis-Umwälzpumpe und ein „Tacocontrol“-Sensor zur Ausstattung.
Vergleich Kollektor- und Speichertemperatur
Die Aufgabe der „Megasphere“-Regelung ist, dem Pufferspeicher das solar erwärmte Heizwasser genau mit der Temperatur zuzuführen, die an einem von zwei Speichereingängen ansteht. Über Temperaturfühler vergleicht die Regelung dazu die Temperaturen an den Vorlaufanschlüssen des Speichers mit der Temperatur an den Solarkollektoren. Der „Megasphere“-Controller bestimmt, welcher der beiden Puffereingänge angesteuert wird. Aus den Temperaturdaten wird die Pumpendrehzahl so errechnet, dass das Heizwasser im Plattenwärmetauscher auf die Temperatur der Pufferzone erwärmt wird, die näher an der Kollektortemperatur ist.
Um den Pumpenstromverbrauch minimal zu halten, wird im Primärkreislauf eine Umwälzpumpe mit einem Drehzahlbereich von 17 bis 100% eingesetzt; die Pumpe im Sekundärkreis arbeitet mehrstufig. Das Dreiwege-Umschaltventil steuert den Fließweg zur oberen oder zur mittleren Pufferzone. Bei weitgehend abgekühltem Speicherinhalt erfolgt die Speicherladung generell in der oberen Zone, um möglichst schnell wieder Nutzwärme bereitzustellen.
Ladestation für bis zu zwei Pufferspeicher
Über die Schichtspeicher-Ladestation kann alternativ auch ein zweiter Pufferspeicher angesteuert werden. Anstelle von Speichern mit aufwendigen Einbauten zur Einschichtung wird „Megasphere“ zusammen mit Pufferspeichern einfachster Bauart eingesetzt. Die externe Speicherladung über die Ladestation sei nach Informationen des Anbieters zudem vorteilhaft in Gebieten mit hoher Wasserhärte: Aufgrund des großen Heizwasser-Volumens in Pufferspeichersystemen hätte nicht enthärtetes Heizwasser an Wärmetauschern in Speichern ein entsprechend hohes Potenzial zur Kalkausfällung.
Ergänzend zur Ladestation führt Taconova die Warmwasserstation „Megafresh“ im Sortiment, die nicht nur Schutz vor Verkalkung, sondern auch vor Legionellen und Verbrühungsgefahr bietet. Die elektronisch geregelte und überwachte Station erwärmt das Trinkwasser hygienisch und bedarfsgerecht im Durchlaufverfahren. Zum weiteren Solar-Sortiment gehören Komponenten wie Solarstationen, Abgleichventile für parallel geschaltete Solarkollektoren und Mischventile für die solare Trinkwassererwärmung.
Bilder: Taconova
Kontakt: Taconova GmbH, 78224 Singen, Tel. 07731 982880, Fax 07731 982888, info@taconova.de, www.taconova.de