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Auch ohne besondere Vorkehrungen kann sich jede Anlage entleeren, die einen Anschluss an der tiefsten Stelle hat. Wie man von einer Flasche mit dünnem Hals kennt, dauert es nach schnellem Umdrehen aber lange, bis sich Luft und Wasser aneinander vorbeigekämpft haben. Das gilt auch für die in Bild 6 gezeigte Verrohrung. Im Winter muss das Entleeren deutlich schneller als das Abkühlen erfolgen, damit der Rest nicht festfriert. Um ganz sicher zu gehen, baute sich der Verfasser ein Magnetventil, das im Ruhezustand von einer Feder geöffnet und parallel zur Pumpe mit Strom versorgt wird, bei Betrieb also automatisch schließt. An der höchsten Stelle montiert, erfüllte es seinen Zweck gut, verlangte aber regelmäßige Wartung. Im ersten Sommer nach Inbetriebnahme bildeten sich im Boiler Algen und/oder Bakterien, und alles musste gereinigt werden. Daraufhin wurden alle Fehler ausgemerzt, durch die Verunreinigungen in die Anlage gelangen konnten. Durch das sich öffnende Magnetventil waren jeden Abend mit der Luft auch Staub, Blütenpollen, Sporen usw. eingesaugt worden. Es wurde also eine Lösung gesucht, die nicht nur bezüglich des Boilerwassers, sondern auch bezüglich der Luft möglichst von der Umgebung abgeschlossen sein sollte. Lediglich ein Sicherheitsüberlauf und ein Luftdruckausgleich im Keller sollten vorhanden sein. Die Lösung ist in Bild 7 (hier unten noch einmal) skizziert. Neu ist der doppelte Hinlauf. Auch der Entleerungsanschluss des Kollektors ist an die Pumpenleitung angeschlossen. Passend zum Stutzendurchmesser wurde dafür ein dünneres Rohr verlegt. Die Leitungen dürfen auf gleicher Höhe nebeneinander installiert sein. Die Hinleitungen müssen allerdings in unterschiedlicher Höhe von der Steigleitung abzweigen: Unten die Leitung zum Entleerungsstutzen des Kollektors, und etwa 20 cm darüber die Hauptleitung. Füllen und Betrieb erfolgen durch beide Leitungen parallel. Beim Entleeren dient die Hauptleitung als Luftzufuhr, so dass das Wasser unten ungestört abläuft. Die Luft kommt wieder aus dem großen Boiler. Dazu wurde eine Verbindung zwischen der Pumpen-Steigleitung und dem Luftraum über dem Boilerwasserspiegel eingerichtet. Sie musste im Haus eine Etage höher gelegt werden, weil der volle Pumpendruck beim Füllen das Wasser etwa drei Meter hochsteigen lässt. Auch hier wurde zu Kontrollzwecken ein Klarsichtschlauch verwendet. Man kann verfolgen, wie der Wasserspiegel nach dem Füllen wieder etwas sinkt, und aus der Höhe auf die Strömungswiderstände schließen. Nach Abschalten der Pumpe sinkt der Wasserspiegel sofort bis auf die Abzweigung der Rücklaufleitung, so dass die Luftzufuhr zum Kollektor frei ist. Lediglich das Wasser, das sich im Hinlaufrohr selbst befindet, verursacht einige Sekunden lang ein Gluckern. Wenn es ausgeflossen ist, hat man zum Entleeren ideale Verhältnisse. |
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Wie schon angedeutet, gibt es zwei Aufgaben für die Betriebsart
"Temperaturausgleich":
1) Durchmischung des Inhalts des großen Boilers, um bei vorgegebener
Maximaltemperatur eine möglichst große Wärmemenge speichern zu
können. Vor dem Abschalten des Kollektorkreislaufs hat das
Rücklaufwasser praktisch dieselbe Temperatur wie das unten aus dem Boiler
entnommene Wasser. Es sinkt also durch das wärmere Oberflächenwasser
hindurch nach unten und wird dabei erwärmt. Dieser Ausgleichsvorgang soll
durch die zusätzliche Pumpe verlängert werden.
2) Mischen von beiden Boilerinhalten, um die gespeicherte Wärme des großen Boilers zum Wärmetauscher zu bringen. Besser wäre ein Austauschen der Inhalte. Dazu müsste aber ein dritter Behälter vorhanden sein, in den der Inhalt des kleinen Boilers gepumpt werden könnte, um für Wasser aus dem großen Boiler Platz zu machen.
Die realisierte Zusatzinstallation ist in Bild 7 gezeigt. Benötigt wurden lediglich eine zweite Pumpe P2 und ein Rückschlagventil. Diese Lösung wurde aus einer Reihe von Konzepten ausgewählt, die alle nicht ideal waren, weil ein zweites Zweiwegeventil tabu war. Ausschlaggebend waren die örtlichen Gegebenheiten. An den bestehenden Leitungen sollte möglichst wenig zu ändern sein.
Das Durchmischen des großen Boilers erfolgt von einer Schaltuhr gesteuert 1 bis 2 Stunden in der Nacht. Weil das Zweiwegeventil im Ruhezustand den kleinen Boiler B2 absperrt, muss das von P2 hochgepumpte Wasser über den Überlauf wieder in den großen Boiler strömen. Der Kreislauf ist relativ kurz, daher schafft P2 etwa 1,5-mal mehr Wassermenge als P1. Das Wasser steigt deshalb über dem Drosselventil bis zum oberen Überlauf und plätschert dort ein wenig. Empfehlenswert ist hier eine Pumpe mit kontinuierlich einstellbarer Leistung.
Das Mischen der Boilerinhalte erfordert den Betrieb von Pumpe P1 mit Zulauf vom kleinen Boiler. Das von der Mischpumpe P2 kommende Wasser des großen Boilers verzweigt sich nach dem Rückschlagventil. Der größere Teil fließt in den kleinen Boiler, und zwar gerade soviel, wie die Kollektorpumpe fördert. Der Rest fließt zum oberen Verzweigungspunkt, wo er sich mit dem vom Kollektor kommenden Wasser vermischt. Weil P2 mehr als P1 fördert, kann das Kollektorwasser nicht in den kleinen Boiler zurück, sondern wird durch den Überlauf zum großen Boiler geleitet.
In dieser Betriebsart hat der Kreislauf also folgende Stationen:
B1 - P2 - B2 - P1 - Kollektor - B1
Der richtige Zeitpunkt dafür ist nach dem Füllen des Kollektorkreislaufs, wenn anhand der Temperaturdifferenz (Rücklauf minus Hinlauf) ein Aufheizen des kleinen Boilers sinnvoll erscheint. Dann bekommt er gleich die höhere Starttemperatur. Wenn allerdings die Sonne nicht scheint, wartet man mit dem Mischen besser bis kurz vor dem Bedarfszeitpunkt, weil der große Boiler weniger schnell abkühlt.
Bei der Wahl des Standortes des Wärmetauschers konnte die Leitung zum Waschbecken des Bads bereits optimiert werden. Außerhalb der Boilerisolation ist sie nur 40cm lang. Nach einem Glas kalten Wassers kommt bereis das warme Wasser.
Die Spüle der kleinen Kellerküche war aber 5 m entfernt geplant. Auch in der Küche braucht man oft kleine Mengen von Warmwasser. Um zu vermeiden, dass jedesmal erst das lange Rohr erwärmt werden muss, und danach die Rohrwärme verloren geht, wurde der Keller so umgebaut, dass die Spüle direkt auf dem keinen Boiler installiert werden konnte. Die Zuleitung verläuft weitgehend innerhalb der Boilerisolierung. Diese Arbeit, die nicht direkt mit der Solaranlage zu tun hatte, erhöhte den Gesamtwirkungsgrad aber mehr als alle anderen Verbesserungen.
Für die Leitung zur großen Küche soll gelegentlich noch ein anderes Prinzip erprobt werden: Ein Kunststoffrohr, das nur zum Aufheizen eines kleinen, dezentralen Boilers gefüllt wird.
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Stand 30.10.06