Systemregler könn(t)en mehr

[Axel Horn]

Manche meinen, die Solarthermie sei veraltete Technik, weil es an den Kollektoren in den letzten Jahren nicht mehr viel zu verbessern gab. Aber auch Elektroautos fahren immer noch auf Felge mit Gummibereifung.

Die größten Fortschritte der Solarthermiebranche liegen im Bereich der Regelungstechnik. Vor wenigen Jahren hatten die meisten Anlagen getrennt arbeitende Regler: einen für den Kollektorkreis, einen für den Kessel, und womöglich kam zusätzlich noch ein weiterer Regler für die Frischwarmwasserstation dazu. Wer einen Regler für das Gesamtsystem haben wollte, musste häufig mehr als 1.500 € hinblättern. Inzwischen gibt es mit dem DeltaSol MX von RESOL und dem UVR 16x2 von Technische Alternative Systemregler, die nur die Hälfte kosten, aber Sonnenkollektor, zwei Heizkreise und den optimalen Betrieb der Nachheizung für Warmwasser und Heizung perfekt im Gesamtsystem regeln können.

Die Stärke der Systemregler zeigt sich vor allem in zwei Betriebszuständen:

• bei Solarwärmeüberschuss
• wenn der Sonnenkollektor nahe an die Volldeckung kommt

Solarwärmeüberschüsse können auch einfache Solarregler in der Nacht wieder in den Kollektor zurückschicken. So ist ein Solarspeicher wieder aufnahmefähig, und der materialverschleißende Stagnationsbetrieb mit Dampfbildung im Kollektor wird sicher vermieden. Die Sonnenkollektoranlage dankt das mit langen Wartungsintervallen (deutlich länger als zwei Jähre) und einer Lebensdauer weit über die meist genannten 20 Jahre hinaus. Eine Systemregelung kann die Überschüsse aber auch in einen Heizkreis schicken, wodurch sich z. B. ein Hobbyraum im Keller ausschließlich mit reichlich vorhandener Solarwärme auf komfortable Temperatur bringen lässt.

Die eigentliche Stärke der Systemregler liegt darin, den Sonnenkollektor nicht nur als Energiequelle, sondern als Sensor für eine wichtige Information zu nutzen: Scheint die Sonne oder nicht?

Wenn die Sonne scheint, erwärmen die passiven Solarwärmegewinne durch die Fensterflächen das Haus, und die Heizung kann ruhig mit niedrigeren Temperaturen laufen, als eine einfache Kesselregelung nach der Außentemperatur auf der schattigen Nordseite einstellen würde. Beim RESOL Regler genügt es, die Solar aus-Option der Nachheizung im Menü des Heizkreises zu aktivieren:

Solar aus beim RESOL DeltaSol MX

Solar Aus.png (26.61 KiB) 18385 mal betrachtet

Die TA-Regelung kennt keine so einfach aktivierbare "Solar aus" Option bei ihrem Standardfunktionsblock für Heizkreise. Aber es ist eine frei programmierbare Regelung, in der zwei eingeschobene Funktionsblöcken eine parametrierbare Unterkühlung der Heizkreiszone bei laufender Solarpumpe bewirken:

Solare Sollwertabsenkung in zwei Funktionsblöcken

TA Solar-Sollwertabsenkung.png (13.73 KiB) 18385 mal betrachtet

Leider gibt es auch Systemregelungen, die eine solche Optimierung nicht bieten, sei es, weil der Hersteller das überhaupt nicht vorgesehen hat, oder weil der Installateur sie nicht aktiviert bzw. programmiert. Es lohnt sich aber, darauf zu achten:
Denn jede Stunde, die der Heizkessel länger kalt bleibt, spart eine Sonnenkollektoranlage nicht nur die in den Speicher gelieferte Solarwärme, sondern auch die am Kessel vermiedenen Bereitschaftswärmeverluste.

[Axel Horn]

Die neuen Richtlinien zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien im Wärmemarkt der Bundesregierung (siehe https://www.ahornsolar.de/solarthermiefoerderung-2020/ schreiben zur Kombination neuer Gasbrennwertkessel mit Sonnenkollektoren vor:

2.3 Gas-Hybridheizungen
...
Die verschiedenen Wärmerzeuger einer Hybrid-Anlage müssen über eine gemeinsame Steuerung verfügen, sodass
ein effizienter Anlagenbetrieb gewährleistet ist

Dafür gibt es zwei Möglichkeiten:
1. Die Regelung des Gasbrennwertkessels übernimmt auch die Regelung des Solarkreises
oder
2. Eine Solarsystemregelung steuert den Gasbrennwertkessel über eine 0-10 V Schnittstelle an.

Es wäre wünschenswert, dass alle Kesselhersteller in ihrem integrierten Solarregler diese Funktionen abdecken:

• vorrangiges Laden der obersten Zone im Puffer für die Warmwasserbereitung
• Drehzahlregelung der Solarkreispumpe für entsprechende Vorlauftemperatur
• Sperre der Solarkreispumpe bei Stagnation im Kollektor (einstellbar, ca. 130 °C)
• Weiterbetrieb des Kollektorkreises nach Erreichen der vorgegebenen Maximaltemperatur bis absolut max. 90 °C im Pufferspeicher
• Nächtliche Rückführung der überschüssigen Solarwärme in den Kollektor bis herunter auf Max.-Temperatur
  Solar-Vorrang, d. h. Sperre der kesselseitigen Nachheizung für den Heizbetrieb, während die Solarkreispumpe läuft
• ggf. Ost-West-Regelung für zwei unterschiedlich orientierte Kollektorflächen

Wenn das nicht gewährleistet ist, erfüllt man die Anforderung der Zuschussrichtlinien besser mit einer externen Solarsystemregelung, in der man diese Funktionen selber aktivieren kann. Die Kesselregelung ist dann nur noch dafür verantwortlich, das empfangene 0-10 Volt Signal in eine entsprechende Wärmeerzeugung umzusetzen, so wie die Elektronik der Solarkreispumpe eine dem PWM-Signal entsprechende Pumpendrehzahl einstellt.