Welcher Wärmetauscher beheizt beim bivalenten Speicher welchen Bereich?

Welchen Teil des Speichers beheizt welcher Wärmetauscher?

Der untere Wärmetauscher beheizt das gesamte Volumen über sich – in der Praxis also den ganzen Speicher. Der obere beheizt nur die Schicht oberhalb seiner eigenen Position, meist die oberen 30–40 % des Speichers. Nichts unterhalb eines Wärmetauschers wird warm, weil erwärmtes Wasser weniger dicht ist und sofort an ihm vorbei aufsteigt.

Das ist keine Spitzfindigkeit. Es ist die zentrale Konstruktionsregel, die einen bivalenten Speicher funktionieren lässt; wird sie umgekehrt, verpufft der Großteil der Solarenergie, die der Speicher aufnehmen sollte.

Warum muss der Solar-Wärmetauscher der untere sein?

Weil die Leistung eines Kollektors von der Temperatur des Wassers abhängt, das er bekommt. Ein Flachkollektor, der mit 15 °C kaltem Netzwasser gespeist wird, arbeitet mit hohem Wirkungsgrad; derselbe Kollektor, gespeist mit 55 °C warmem Wasser aus dem oberen Speicherbereich, liefert nur einen Bruchteil der Leistung und an einem Tag mit schwacher Einstrahlung gar nichts.

Sitzt der Solar-Wärmetauscher unten, treffen die Kollektoren garantiert immer auf das kälteste Wasser im System. Zudem erwärmt der Kessel, der von oben arbeitet, nie das Wasser vor, das die Sonne gleich erwärmen soll. Das Volumen zwischen dem Speicherboden und dem oberen Wärmetauscher ist das reine Solarvolumen und sollte mindestens dem Warmwasserbedarf eines vollen Tages des Haushalts entsprechen.

Was geht schief, wenn beide Wärmetauscher unten sitzen?

Der Kessel erwärmt den gesamten Speicher auf 60 °C, und der Solarkreis findet dann nirgends kaltes Wasser. Der Kollektorwirkungsgrad bricht ein, der solare Deckungsgrad fällt um die Hälfte oder mehr, und die Anlage wirkt defekt, obwohl sie nur falsch verrohrt ist. Das ist einer der häufigsten Planungsfehler bei Nachrüstungen und wiederholt sich immer dann, wenn ein Speicher mit nur einem Wärmetauscher für den Betrieb mit zwei Wärmequellen zweckentfremdet wird.

Der spiegelbildliche Fehler ist, den Solarkreis an den oberen Wärmetauscher eines korrekt gebauten bivalenten Speichers anzuschließen. Die Kollektoren beheizen dann nur das obere Drittel, die unteren zwei Drittel bleiben kalt, und der nutzbare Speicher schrumpft auf ein Drittel dessen, wofür bezahlt wurde.

Wie groß sollte jeder Wärmetauscher sein?

Dimensionieren Sie den unteren Wärmetauscher für die Niedertemperaturquelle und den oberen für den Kessel. Für den Solarbetrieb rechnen Sie mit etwa 0,2–0,35 m² Wärmetauscherfläche je m² Kollektor-Aperturfläche: Ein Feld von 4 m² braucht etwa 1,0–1,4 m² Wärmetauscherfläche. Bei einer Wärmepumpe muss der untere Wärmetauscher deutlich größer sein – 2,5–3,0 m² –, aus den Gründen, die unter Welche Wärmetauscherfläche ein Wärmepumpen-Speicher braucht dargelegt sind.

Das Speichervolumen folgt derselben Logik: Rechnen Sie mit 50–70 Litern Speicher je m² Kollektor, dem Verhältnis, das unter Kollektorfläche zu Speichervolumen behandelt wird. Ein hoher Behälter hilft in beiden Punkten, denn ein Verhältnis von Höhe zu Durchmesser über etwa 2,5:1 hält die Schichten getrennt und gibt jedem Wärmetauscher eine saubere Arbeitszone.

Wie sollten Fühler und Regelung angeordnet werden?

Drei Fühlerpositionen leisten die ganze Arbeit:

• Solar-Speicherfühler, in einer Tauchhülse auf Höhe der Mitte des unteren Wärmetauschers. Der Solarregler vergleicht ihn mit dem Kollektorfühler und startet die Pumpe bei etwa 6–8 K Differenz und stoppt sie bei 3–4 K.
• Thermostat für Kessel bzw. Wärmepumpe, auf Höhe des oberen Wärmetauschers, sodass die Nachheizung immer nur den oberen Speicherbereich erwärmt.
• Legionellen- oder Zapffühler nahe dem Auslass, wenn der Regler eine Legionellenschaltung fährt.

Stellen Sie den Sollwert der Nachheizung 5–10 K unter dem Solarziel ein. Darf der Kessel den gesamten Speicher auf 60 °C halten, verschwindet die Temperaturschichtung und mit ihr der Solarertrag – derselbe Fehler wie bei zwei unten sitzenden Wärmetauschern, nur über die Regelung statt über die Verrohrung herbeigeführt.