Solaranlagen effizient nutzen Wie Regelgeräte und ein Wasserenthärter helfen können
Thema des nachfolgenden Artikels ist die richtige Regelung und die effiziente Nutzung von Solaranlagen. Das Thema „Kalk“ und die damit verbundene Minderung der Solarleistung ist nämlich noch kaum im Bewusstsein der Anlagen-Besitzer verankert – dabei kann beispielsweise ein Wasserenthärter hier schnell und effektiv Abhilfe leisten. Doch auch die richtige Regelung der Anlage ist oft einfacher (und im Ergebnis effektiver), als man denkt.
Anlagenschema mit Solarthermie, Wasserenthärter und Regelung.
Das Interesse der Verbraucher an regenerativen Energien ist ungebrochen. Um bestehende Standardheizsysteme wie Gas, Öl oder auch Fernwärme mit Solar- und Multivalentanlagen zu kombinieren, benötigen diese eine Regelung, die alle Wärmelieferanten zentral steuert und abgleicht. Um dabei einen energiesparenden Betrieb zu gewährleisten, ist eine witterungsgeführte Regelung Standard.
Die Regelung
Durch eine Vielzahl speziell auf Multivalentanwendungen spezialisierte Regelalgorithmen sorgen die Regler zur Heizkreis-, Kessel- und Warmwasserregelung für eine noch energieeffizientere Einbindung von Solar- und Multivalentanlagen sowie Wärmepumpen. Bis zu fünf Regelgeräte können über einen 2-Draht-Bus hintereinander geschaltet werden. Damit sind alle Anforderungen, die moderne Heizungsregler erfüllen müssen, umsetzbar: Das energieeffiziente Wärmequellenmanagement unterschiedlichster Erzeuger – Gas, Öl, Pelletkessel, Solartechnik – in Anlagen unterschiedlicher Größe, von der kleinen Einzelgeräteanlage bis hin zur komplexen Kesselregelung. Und jede Anwendung lässt sich leicht vor Ort mit dem Stellknopf einrichten.
Der (Stör-)Faktor Kalkausfall
Kalk ist keineswegs schädlich oder unerwünscht, denn er trägt entscheidend zum natürlichen Gleichgewicht des Wassers bei. Darüber hinaus können gewisse Kalkanteile den Geschmack des Trinkwassers verbessern, und nicht zuletzt auch aus gesundheitlichen Gründen sind die mineralischen Inhaltsstoffe hoch willkommen. Der in unserem Trinkwasser enthaltene Kalkanteil verursacht jedoch in Rohrleitungen, Solaranlagen, Heizungsanlagen und Wärmetauschern Jahr für Jahr volkswirtschaftliche Schäden durch Kalkablagerungen, die selbst bei vorsichtigen Schätzungen mindestens im dreistelligen Millionenbereich liegen. Des Weiteren erfordern diese Ablagerungen einen enormen Mehraufwand an Energie, was letztendlich auch eine erhebliche Kostensteigerung mit sich bringt. Schon eine Kalkschicht von einem Millimeter macht einen Mehrverbrauch an Energie von 10 % erforderlich.
Die „Smile“-Regler von Honeywell sorgen für gelungenes Wärmequellenmanagement.
Woher kommt der Kalk?
Die Kalkablagerungen entstehen in erster Linie bei der Bereitung von Warmwasser, also erst nach der „Anlieferung“ des Wassers durch die Versorgungsleitungen der Wasserwerke. Kalk bleibt bei einer Temperatur von unter 60°C gelöst im Wasser. Erst wenn das Wasser wärmer wird, kann sich der Kalk absetzen und Rohre, Wärmetauscher, Geräte etc. verkalken. Das von Solaranlagen aufgewärmte Wasser ist jedoch wärmer als 60 °C, Kalkablagerungen und eine Minderung der Leistung sind damit vorprogrammiert.
Zwar gibt es die Sonnenenergie „gratis“, und eine Minderung der Solarleistung um 10% bei einer Kalkablagerung von einem Millimeter mag für den Endverbraucher auf den ersten Blick nicht sehr gravierend sein, aber wer viel Geld in eine umweltfreundliche Solaranlage gesteckt hat, legt sicherlich Wert darauf, dass sie optimal und voll funktionsfähig arbeitet.
Daher liegt es nahe, bereits bei der Planung von Systemen der Wasserversorgung - ob nun im häuslichen Bereich oder in größeren Anlagen - Verfahren der Wasseraufbereitung zu berücksichtigen, die einen effektiven Schutz vor Kalkablagerungen gewährleisten. Nur auf diese Weise kann man Kalkschäden sinnvoll und vor allem dauerhaft vorbeugen - und schlimmstenfalls den Austausch kompletter Installationssysteme verhindern.
Die Installation eines Wasserenthärters bietet sich als die Lösung zur Verhinderung von Kalkablagerungen an. Schaltet man diesen vor den Warmwasser-Speicher, wird das Wasser entkalkt und somit „ungefährlich“ für den Wärmetauscher. Als bewährtes Wirkungsprinzip wird hier das Ionenaustauschverfahren eingesetzt. Intelligente Wasserenthärter, die sich auf dem Markt befinden, arbeiten mit einer variablen Besalzung in fünf verschiedenen Leistungsstufen und stellen sich selbstständig auf den jeweiligen Wasserverbrauch ein.
Wie funktioniert ein Wasserenthärter?
Es gibt Wasserenthärter, die durch die Aufbereitung des Wassers mittels eines Ionentausch-Verfahrens wirksam vor Kalk im gesamten Hauswassernetz schützen. Hierfür nimmt das im Gerät befindliche Harz Kalzium-Ionen auf und setzt für jedes dieser Ionen zwei Natrium-Ionen im Wasser frei. Je nach Wasserverbrauch und Gesamtwasserhärte, spätestens jedoch nach vier Tagen, führt das Gerät selbsttätig eine Regeneration durch, bei der das Harzbett desinfiziert und das freigesetzte Kalzium mit dem Spülwasser ins Abwasser geleitet wird. So entsteht weiches Wasser, das sich im Haus positiv auswirkt.
Geringe Kalkablagerungen sorgen für eine lange Lebensdauer von Haushaltsgeräten, schützen die Rohre, senken den Putzaufwand in Küche und Bad und verringern damit auch den Verbrauch von Wasch- und Reinigungsmitteln. Die Wasserenthärter denken auch mit: Nach dem Prinzip der Proportional-Besalzung dosieren sie die Menge des benötigten Salzgehaltes bedarfsgerecht anhand des Wasserverbrauchs. Sind beispielsweise zum Zeitpunkt der Regeneration 85% der Kapazität verbraucht, füllen sie auch nur 85 % des Salzvolumens wieder auf. Das spart Salz und kommt damit wiederum der Umwelt zugute.
Für einen salzsparenden Betrieb sorgt auch die selbstlernende Elektronik: Sie errechnet kontinuierlich einen Durchschnittsverbrauch und wählt dann die passende der fünf Leistungsstufen des Geräts aus. Verändert sich langfristig der Wasserverbrauch, reduziert oder erhöht der Wasserenthärter automatisch die Leistungsstufe und optimiert somit den Salzverbrauch für die jeweilige Installation. Auf der höchsten Stufe 5 würde demnach das gesamte Harzvolumen von elf Litern zur Enthärtung genutzt und bei jeder Regeneration auf die Gesamtkapazität aufgefüllt, auf Stufe 4 würde fiktiv nur 80 % des Harzvolumen als Gesamtkapazität angenommen, bei Stufe 3 nur ungefähr 60% usw.
Woher weiß der Wasserenthärter, was er tun muss?
Ab Werk ist das gesamte Harzbett mit Salz „aufgeladen“, die Elektronik ist jedoch „nur“ auf die Leistungsstufe 3 eingestellt (60% Volumen = 6,5 l angenommenes Harzvolumen). Bei der ersten Regeneration nach der Inbetriebnahme würde also mit einer Salzmenge regeneriert, die ungefähr der Kapazität einer 6,5-Literflasche entsprechen würde.
Die Regenerationskapazität wird über den Wasserverbrauch von der Elektronik rückwärts gezählt, und die Regelung erkennt in jeder Nacht selbsttätig, ob die Kapazität in dieser Leistungsstufe für den folgenden Tag noch ausreicht oder nicht und regeneriert entsprechend in der Nacht vorher oder eben nicht. Sollte die Regelung nun nach fünf bis sechs Regenerationszyklen erkennen, dass immer weit vor Ablauf der viertätigen Zwangsregeneration die Kapazität der aktuellen Leistungsstufe bereits erschöpf ist, stellt sich das Gerät automatisch auf die nächst höhere Leistungsstufe ein. Umgekehrt erkennt die Regelung auch, wenn vor Ablauf der eingestellten Regenerationszeit die Kapazität dieser Leistungsstufe mehrfach nicht verbraucht wurde und stellt die Regelung automatisch auf die nächst niedrigere Stufe um.
Innerhalb dieser Stufen kommt die bereits erwähnte Proportional-Besalzung zum Einsatz. Werden von der eingestellten Leistungsstufe 85% verbraucht und für den folgenden Tag sind die verbleibenden 15% zu wenig, dann regeneriert das Gerät in der Nacht auch nur mit 85% des Salzvolumens dieser Leistungsstufe. Diese innovative und DVGW-geprüfte Technik spart nicht nur Salz, sondern schont auch durch diesen bedarfsabhängigen Betrieb die Umwelt und sorgt für einen effizienten Betrieb der Trinkwasseranlage. Der nachträgliche Einbau in eine bestehende Installation ist problemlos möglich.
Kalkabscheidung in Prozent beim Erwärmen von Wasser.
Wo kann eine Solaranlage noch Energie sparen?
Einsparpotential im Haushalt liegt auch bei dem Betrieb von Wasch- bzw. Geschirrspülmaschinen, denn diese Gerätschaften werden ebenfalls mit Warmwasser betrieben. Die Temperatur für die Waschmaschine wird mittels einer thermostatischer Mischbatterie oder eines Brauchwassermischers auf die gewünschte Zulauftemperatur eingestellt. Vielfach wird übersehen, dass bei der Erwärmung von Wasser mittels elektrischer Energie, wie es nicht nur in den genannten Gerätschaften erfolgt, sehr hohe Kosten entstehen. Beim Anschluss direkt an das solarunterstützte Warmwassersystem kann daher eine erhebliche Energieeinsparung erzielt werden.
Vorhandene Lösungen sinnvoll nutzen
Energie sparen und die Nutzung Regenerativer Energien wird immer mehr eine Rolle spielen. Um die vorhandenen Lösungen sinnvoll und effizient nutzen zu können, gibt es viele kleine und größere Tipps und Kniffe, die man allerdings kennen muss. Die Schaltung eines Wasserenthärters vor den Warmwasserspeicher gehört dazu, wenn man die effektive Nutzung seiner Solaranlage sicherstellen möchte. Für das korrekte, sinnvolle und richtige Zusammenspiel unterschiedlicher Wärmequellen sorgen intelligente Regler, welche alle Energielieferanten zentral steuern und abgleichen. Energie sparen kann so einfach sein.
Autor: Peter Schott ist Seminarleiter für den Kompetenzbereich „Wasser” bei der Honeywell GmbH, Haustechnik, 74821 Mosbach, Tel. 06261 810, Fax 06261 81309, info.haustechnik@honeywell.com, www.honeywell-haustechnik.de
Bilder: Honeywell
