airbase-team.de »Eisenhüttenstadt«




Warmwasser Solaranlage


Inzwischen ist seit der Installation einige Zeit vergangen, seitdem habe ich diese Seite nicht sonderlich gepflegt. Das Konzept ist aufgegangen, der Energieeintrag ist störungsfrei und stabil. Die erreichten Parameter werden von mir in einer Exelliste aufgenommen, was einen erheblichen Aufwand bedeutet. Allerdings kann ich dann die Leistung relativ gut beurteilen. In diesem Jahr haben wir den Heizkessel am 03.Mai abgestellt. Seitdem erfolgt die Warmwasserversorgung über die Anlage. Berechnete Leistung 2008 bis zum 07.06.2008 ca. 569 KW, klingt nicht sehr viel, aber die Berechnung hat auch einige Schwachstellen. Unter anderem darin begründet, das Messtechnik nicht für jeden Erdenbürger auch Genauigkeit bedeutet. Während ich bestrebt bin, diese Hindernisse der Physik zu erkennen und die unter den Umständen beste Genauigkeit anstrebe, hat sich der Hersteller der Tauchhülsen im Warmwasserspeicher materialsparende 60 mm Länge gegönnt. Damit ist aber nur die Temperatur in der Randzone des Warmwasserspeichers bekannt. Unter Umständen kommt man mit einem längeren Tauchrohr gar nicht in den Behälter, da die Heizwendel den Weg versperren. Auch wieder ein Versäumnis aus der Zeit, wo Energie noch preiswert war. Um das Thema "Messen" abzuschließen, wäre es klug, die Tauchhülse bis zur Mitte des Behälters zu führen und mit mehreren Fühlern zu bestücken. Dann könnte man, im Bezug auf Zuheizung vermutlich wesentlich später zum Gas greifen. Na gut, ich werde das noch realisieren. Unsere Warmwasserversorgung kann man als stabil bezeichnen, nach einigen sonnenarmen Tagen wird es schon mal eng, aber es gibt auch Zeiträume der Überversorgung. Durch die Installation des Pufferspeichers in absehbarer Zeit durchaus abzufangen. Inzwischen nimmt der Geschirrspüler zumindest am Verbrauch teil.

Thermische Solaranlage


Aufbau der Kollektoren

Hier kann den Aufbau der Anlage erkennen, der sehr flache Winkel der Module begründet sich in der Aufbautechnik. Die Aufdachhalter gaben nicht mehr her. Mit etwas Abstand betrachtet, ist dies kein direkter Nachteil. Die Aufständerung auf dem Dach hätte wesentlich mehr Probleme gebracht. Ausserdem sind die Module fast nicht zu sehen, weshalb auch niemand seine Zerstörungsideen daran ausleben kann. Die etwas großzügigere Auslegung kompensiert dieses Problem mehr als ausreichend.
Immer noch uneingeschränkt gültig der nachfolgende TIP. Luftfang an gut zugänglicher Stelle im System anordnen, hier im Rücklauf des WW-Speichers. Dieses Modell in MS 58 und Edelstahlsieb kostet beim Internethändler 34,00 Euro Brutto + Entlüfter 6,80 Euro.
Der Gesamtaufwand finanziell beläuft sich insgesamt auf ca. 3000 Euro, da die Installation der Leitungen über eine relativ große Entfernung notwendig war. Die Armaturen schlagen zusätzlich zu Buche. Die Förderung betrug 960 Euro. Alle Hartlötarbeiten wurden eigenständig durchgeführt, mit ein wenig Übung kein Problem, wichtig ist nur die Beschaffung vernünftiger Arbeitsmittel. An diesem Punkt sollte man nicht unnötig sparen. Um die Anlage im " Low Flow " Bereich zu betreiben, wurde ein Durchmesser von 22 x 1 mm für die Leitungsführung gewählt, im Jahr 2005 war die Differenz zu 18 x 1 mm Material nicht so gravierend, jetzt kaum noch kostengünstig zu realisieren. Die Pumpe verfügt leider nicht über die Möglichkeit einer Frequenzregelung, die Anschaffung eines FU wurde angedacht, aber der Preis rechtfertigt diesen Aufwand nicht. Dazu wäre eine neue Pumpe und die Verlegung von geschirmten Kabeln notwendig, oder generell eine Pumpe mit interner Regelung.

Solarstation komplett im Lieferumfang einschließlich Regler


Komponenten


- Bivalenter Brauchwasserspeicher 430 Liter
- 4 Citrin - Kollektoren Netto 8,6 m² Arperturfläche
- Solarstation mit Pumpe, Ausdehnungsgefäß und Regler ( inklusive 2 Fühler Pt 1000 )
- 50 Liter Glykol-Wassergemisch

Leistungsdaten

Im Moment sind ca. 28 Liter des Mediums im System, die inzwischen installierte Druckmessung 0-6 bar ermöglicht die Beurteilung des Betriebszustandes der Anlage. Das folgende Bild zeigt den neu montierten Luftabscheider und den Konvektionskühler für die Druckmessung.
In der Zukunft soll auch die VL und RL Temperatur gemessen und gespeichert werden. Die Grundlage wieder AVR - Atmel ( AT-Mega 32 ) mit LCD und RS 232 Verbindung zum PC. Das einlesen der Analogeingänge wurde schon getestet, Einzelheiten dazu demnächst. Im Juli war uns der Planet günstig gesonnen, die maximal erreichte Kollektortemperatur betrug 96 C, die resultierende Brauchwassertemperatur betrug dann am Abend 86C.
Die Kombination der Kollektorfläche mit dem Speicher scheint ohne weitere Berechnungen zu stimmen.




Bei dem hohen Energieeintrag ist es notwendig, die Temperatur des Brauchwasserspeichers auf ein verträgliches Maß zu senken, um am nächsten Tag wieder die eingetragene Energie speichern zu können. Deshalb wird über die Kollektoren die Temperatur am Abend auf 65 C abgesenkt. Leider wird an dieser Stelle Energie verschenkt. Diese Manko soll durch die Erweiterung der Anlage in Form eines Pufferspeichers ( 400 l ) verbessert werden. Über einen Wärmetauscher soll dann im Heizungsrücklauf die Wärmekapazität des Puffers im Heizkreislauf ( Rücklauf )abgebaut werden. Die Armaturen für die Anbindung sind schon installiert. Die Einbindung in den HKL muß noch erfolgen. Die Temperatur des Pufferspeichers kann durchaus ein Maximum der zugelassenen Temperatur ( i.d.R. 90 C ) betragen. Durch eine entsprechend Umschaltung der Ladung kann also die nötige Energie für den Heizkreis bereitgestellt werden. Das Dreiwegeventil befindet sich im Rücklauf des Systems, damit reduziert sich der Aufwand für die Umschaltung erheblich. Der Pufferspeicher enthält 2 Heizwendel, weil es auch ein normaler Brauchwasserspeicher ist. Über die beiden Magnetventile wird in Abhängigkeit des Energieeintrages ( KL - Temperatur ) die Zuschaltung der Heizwendel gesteuert. Damit soll der Energieeintrag optimiert werden.
Die Steuerung soll wieder über den Microkontroller erfolgen.



Ansicht Kollektoren und Schnüffelstück

Photovoltaik




Aktuelles System mit 4 x 5,3 W Leistung
Die gezeigte Anlage lädt im Moment 4 Pb Gelakkus mit einer Kapazität von je 17 Ah, über Solarladegeräte wird jeweils ein Paar der Akkus geladen. Durch entsprechende Verschaltung können beide Spannungsebenen 12 V und 24 V genutzt werden. Über einen Inverter von Mobitronic 300 W Sinus 230 VAC soll die Versorgung der Heizungspumpe / Solarpumpe bei Stromausfällen gewährleistet werden. Weiterhin wird die Alarmanlage, Flurbeleuchtung und die Türsprechanlage über die Akkus betrieben. Die Tests ergaben eine ausreichende Ladekapazität von ca. 680 mA pro Strang, die Solarzellen selbst wurden über Schottkydioden entkoppelt, es handelt sich um die Typen ASI-F 5/12 von Schott Solar. Die Empfindlichkeit, auch bei Tageslicht ist sehr gut und in Kombination mit den Reglern sind offensichtlich keine Probleme zu erwarten. Das nachfolgende Bild zeigt den mechanischen Aufbau, der Aufwand ist notwendig,um Schäden an den Zelle zu vermeiden. Die thermische Ausdehnung der Zellen wird häufig unterschätzt, die Folge sind möglicherweise Risse im Substrat. Damit sind die Zellen unbrauchbar bzw. reduzieren die Leistung der 2. Zelle im Strang. Nach dieser Erfahrung habe ich die Montage der Zellen entsprechend modifiziert. Die Hinterlüftung der Zellen muß außerdem beachtet werden, bei zu hoher Temperatur sinkt der Wirkungsgrad. Also ---> Montage mit dem nötigen Spiel ( ca. 5 mm ) und etwa 20 mm über der Oberfläche. Bisher keine Auffälligkeiten in dieser Anordnung festzustellen. Preis gesamt ca. 240 EURO + Inverter 155 EURO.


Anordnung der Zellen auf dem Aluminiumrahmen, die schwarzen Punkte sind die Halteelemente der Zellen. Zusätzlich wurden Scheiben mit 30 mm Durchmesser mit M 5 Schrauben in die vorhandenen Bohrungen eingebracht, diese dienen nur als Sicherungselemente. Die Zellen können sich uneingeschränkt bewegen, die 5 mm werden visuell durchaus ausgeschöpft.

Zusammenfassung


Die Diskussionen im Bezug auf die Nutzung von Solarenergie mögen durchaus berechtigt sein, für meinen Teil bin ich sehr zufrieden mit dem Ergebnis der durchgeführten Maßnahmen. Unter den derzeitigen Bedingungen spare ich im Sommer die Elektroenergie für den 80 l Boiler, habe in der Regel immer warmes Wasser zur Verfügung und kann den Gaskessel komplett abschalten. Somit und im Ausblick auf steigende Energiekosten wird sich meine Einschätzung sicher noch revidieren lassen, vermutlich im positiven Sinne.

Energie sparen mit der vorhandenen Anlage


Durch die Konzeption der Heizungsanlage, die über Jahrzehnte aus einer Schwerkraftheizung entstand und damit über riesige Leitungsquerschnitte verfügt besteht wenig Handlungsspielraum. Die Isolierung der Heizungsrohre war eine erste Maßnahme, um die Verluste zu senken. Durch das weit verzweigte System sind hier auch wieder Kompromisse notwendig. Deshalb habe ich mich entschieden, die Fußbodenheizung im Bad über den Warmwasserkreislauf zu realisieren. Der primäre Vorlauf kommt vom WW - Strang und wird dann über die Zirkulation des Kreislaufs zum WW - Speicher geführt. Die maximale Vorlauftemperatur beträgt 42 C, die Einbindung erfolgte über einen Plattenwärmetauscher und einer Zirkulationspumpe im sekundären Rücklauf. Diese Lösung hatte zur Folge, den Sekundärkreis mit Ausdehnungsgefäß und Sicherheitsventil auszustatten, dafür habe ich einen komplett getrennten Kreislauf und kann Verschmutzungen aus dem großen HKL entgehen. Außerdem kann ich jederzeit Wartungsarbeiten durchführen. Seit Oktober 2004 ist dieser Anlagenteil ohne Störungen in Betrieb. An der Regelung muß ich noch arbeiten, insbesondere die Abstimmung der einzelnen Funktionen der Gesamtanlage. Das kann in der Regel kein handelsüblicher Regler leisten. Der vorhandene Heizungsregler 5475-2 ( Trovis / Samson ) wird zur Zeit nur für diese Regelung mißbraucht. Alle Temperaturen im Regelkreis werden über selbst konfektionierte Pt100 gemessen, teilweise sind diese doppelt ausgeführt z.B. im Fußboden. ( VL, RL, RF und 2 Bodenmeßstellen )

Pt100 Fertigung aus Einzelteilen


Pt100

Inzwischen ist auch im oberen Bad die Fußbodenheizung im Estrich. Für die Zirkulation dient eine Zirkulationspumpe WILO Z 15 weil diese für Trinkwasser geeignet ist. Die Sensoren für die Zirkulationbefinden sich unmittelbar am WW - Anschluß der Dusche und des Waschbeckens. Ebenfalls als PT 100 ausgeführt, wie auch die Fußbodentemperaturfühler. Im Zirkulationskreis wurde zusätzlich ein Temperaturbegrenzer eingefügt.
Für weitere Temperaturmessungen wird mittlerweile eine ganz andere Technik genutzt. Die Temperaturfühler des Typs AD22100 bildet die Temperatur in Form einer Spannung ab, zwischen +50C und +150C ist der Messbereich. Diese Rohwerte sind ganz leicht am AVR einzulesen und wieder erwarten sehr stabil.

AVR AVR1

AVR im Dienst


Neuerungen


Inzwischen ist in Richtung Isolierung das Dach abgeschlossen, die Ergebnisse, insbesonders bei starker Sonneneinstrahlung sind deutlich spürbar. Allerdings hat der Aufbau nach ENEV auch wieder Geld verschlungen.

So, bis dahin erstmal, alles weitere bei nächster Gelegenheit.