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Solarthermie-Überhitzung vermeiden: So geht’s!

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

22.08.2022

Letztes Update

22.08.2022

Eine fachgerecht geplante und installierte Solaranlage ist darauf ausgelegt, Überhitzungen schadlos zu überstehen. Die genauen Zusammenhänge erfährst du hier in unserem Artikel.

Inhalt des Blogartikels

Stellt die Solarthermie Überhitzung eine reale Gefahr für die Anlage dar?

Eine Solarthermieanlage ist so projektiert, um in den kälteren Jahreszeiten genügend Wärme für die Trinkwassererwärmung und, je nach Anlage, zur Unterstützung der Heizung zu liefern. Das hat allerdings zur Folge, dass die Solaranlagen im Sommer, wenn die meiste Sonnenenergie zur Verfügung steht, überdimensioniert sind.

Kleinere Anlagen für die ausschließliche Wassererwärmung betrifft das weniger. Große Anlagen, die auch zur Heizungsunterstützung dienen, sind von dem Phänomen regelmäßig im Sommer betroffen. Hersteller, Planer und Installateure kennen das Problem. Deshalb werden die Anlagen so ausgelegt, dass sie die im Sommer auftretende Überhitzung aushalten.

 

Wie kommt die Überhitzung bei der Solarthermie zustande?

Das liegt an der Funktionsweise von Solaranlagen. In den Kollektoren (Vakuum- oder Flachkollektoren) auf dem Dach befindet sich die Solarflüssigkeit. Sie heizt sich mit der von der Sonne gesammelten Energie auf. Die zur Anlage gehörende Solarpumpe befördert die erhitzte Flüssigkeit zum Wärmetauscher des Pufferspeichers der Heizungsanlage. Hier gibt sie ihre Wärmeenergie an das Wasser im Pufferspeicher ab. Anschließend befördert die Pumpe die abgekühlte Flüssigkeit zurück in die Vakuum- oder Flachkollektoren, wo sie erneut Wärme aufnimmt.

Der Pufferspeicher stellt bei Bedarf Wärme für Trinkwasser und Heizung zur Verfügung. Dadurch kühlt sich sein Wasserinhalt ab und kann erneut mit Wärme aus den Kollektoren aufgeladen werden. Dazu hält die Solarpumpe die Solarflüssigkeit ständig in Bewegung.

Das funktioniert aber nur so lange, bis der Speicherinhalt den eingestellten Maximalwert seiner Temperatur erreicht hat. Ist dieser Fall eingetreten, schaltet die Solarpumpe den Kreislauf der Solarflüssigkeit ab. Die Anlage kann keine weitere Wärmeenergie an den Speicher übergeben, auch wenn die Sonne scheint und die Flachkollektoren Energie sammeln. Diesen Zustand bezeichnet der Fachmann als thermische Stagnation.

 

Wie wirkt sich die Überhitzung auf die Solarthermie aus?

Mit dem Eintreten der thermischen Stagnation wälzt die Solarpumpe die Solarflüssigkeit nicht mehr um. Die Sonne scheint jedoch weiter und erhitzt daher auch die Kollektoren fortlaufend. Damit steigt die Temperatur des in den Kollektoren befindlichen Anteils der Solarflüssigkeit. Diese beginnt zu sieden und verdampft schließlich.

Dadurch steigt der Druck und belastet die Kollektoren, Rohre, Dichtungen usw. Bei einer gut projektierten Anlage wird der Dampf von einem ausreichend groß dimensionierten Membranausdehnungsgefäß aufgenommen. Damit steigt der Druck nicht weiter an und die Anlage wird geschützt. Mit dem Untergehen der Sonne und der dadurch sinkenden Temperatur kondensiert der Dampf und die Solarflüssigkeit sammelt sich wieder in den Kollektoren.

Bei der thermischen Stagnation und der Überhitzung handelt es sich nicht um eine Fehlfunktion. Es ist ein Vorgang, der darauf beruht, dass eine Solaranlage darauf ausgelegt sein muss, in der kalten Jahreszeit genügend Wärme zu erzeugen. Dadurch ist sie aber für den Sommer überdimensioniert. Die Komponenten und die Anlage insgesamt müssen daher dieser Belastung angepasst sein.

 

Wie lässt sich die Überhitzung der Solarthermie verhindern oder abmildern?

Trotz aller Robustheit stellt die thermische Stagnation mit der anschließenden Überhitzung eine Belastung für die Solaranlage dar, die zu Verschleiß und Alterung führt. Doch du kannst dem mit ein paar Maßnahmen entgegenwirken.

Die Ursache für diese Vorgänge liegt, wie wir oben ausgeführt haben, darin, dass der Pufferspeicher „voll" ist und keine weitere Wärme aus der Solarflüssigkeit aufnehmen kann. Die einfachste Möglichkeit ist daher, im Sommer die Maximaltemperatur des Pufferspeichers zu erhöhen.

Allerdings ist der so modifizierte Speicher dann doch irgendwann wieder voll, da für das nun noch heißere Wasser kaum Bedarf besteht. Eine weitere bewährte Maßnahme besteht darin, einen sogenannten künstlichen Verbraucher an den Speicher anzuschließen. Das kann ein sonst ungenutzter Heizkörper im Heizungskeller sein. Er entzieht dem Pufferspeicher Wärme und schafft somit Platz für erneute Wärmeeinträge aus der Solaranlage am nächsten Tag. Der Keller sollte über eine Lüftungsmöglichkeit verfügen, um die Wärme vom Heizkörper abzuführen.

Einige Geschirrspüler und Waschmaschinen können mit bereits warmem Wasser betrieben werden. Sie lassen sich in dieser Situation statt des genannten Heizkörpers sogar sinnvoller einsetzen. Denn so geht die aus dem Pufferspeicher entnommene Wärme nicht ungenutzt verloren. Für Poolbesitzer bietet sich die Möglichkeit, mit der zu viel produzierten Wärme ihren Pool vorzuheizen.

Schließlich hast du noch eine weitere Option, wieder Platz im Pufferspeicher zu schaffen. Die Idee besteht darin, die Solarpumpe über Nacht laufen zu lassen. Die Solarflüssigkeit entzieht dem Pufferspeicher Wärme über den Wärmetauscher und gibt sie über die auf dem Dach befindlichen Kollektoren an die kühlere Umgebung ab.

Alle genannten Maßnahmen haben de facto den Nachteil, dass die zu viel produzierte Wärme nicht genutzt wird. Der Nutzen liegt jedoch darin, dass die Solaranlage vor Schäden bewahrt und der Alterungsprozess verzögert wird.

Dennoch altert die Anlage mit der Zeit. Das betrifft nicht nur die technischen Komponenten, sondern auch die Solarflüssigkeit. Häufiges Verdampfen durch Überhitzung und die anschließende Kondensation führen mit der Zeit dazu, dass sie sich in ihre chemischen Bestandteile zersetzt. Das schmälert nicht nur die Wärmespeicherfähigkeit, sondern die frei gewordenen Chemikalien können zum Beispiel die Dichtungen beschädigen.

Fachleute empfehlen daher, Solaranlagen möglichst einmal jährlich zu überprüfen und dabei auch die Qualität der Solarflüssigkeit zu überprüfen.

 

Wer kommt bei Folgeschäden auf?

Für die Qualität der Komponenten steht der jeweilige Hersteller in der Pflicht. Für die korrekte Funktion der Anlage garantiert der Installateur. Das gilt zumindest für den jeweils vereinbarten Gewährleistungszeitraum.

Wie bei jeder größeren Investition empfiehlt sich auch bei einer Solaranlage der Abschluss einer Versicherung. Hier sollten Folgeschäden abgesichert sein, die bei einer Fehlfunktion der Solarthermieanlage auftreten könnten. Zum Beispiel sind schon Dachstuhlbrände infolge einer Überhitzung der Kollektoren aufgetreten. Eine Versicherung gegen solche Schäden bewahrt dich auf jeden Fall vor hohen Kosten.

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