Tunnelkollektor 2.0

Bei der Weiterentwicklung des Tunnelkollektors lagen folgende Randbedingungen zu Grunde:

• Generationenhaus mit ca. 300m² Wohnfläche (intern 2 Wohnungen)

• großes Grundstück

• lehmige Erde

• eben

• Neubau, daher völlige Gestaltungsfreiheit

Das Gesamtkonzept aus Zusammenspiel von Solarthermie, Photovoltaik, Wärmepumpe und Tunnelkollektor (manche sagen auch "Sektorkopplung") wurde beibehalten.

Die Beheizung der Räume erfolgte ausschließlich über Fußbodenheizungen mit zusätzlich je einer Wandheizung in den Bädern. Dadurch konnte die max. Vorlauftemperatur auf 35°C begrenzt werden.

Das Gesamtschema der neuen Anlage finden Sie hier.

Im Folgenden die Veränderungen gegenüber der ersten Version mit Vorteilen und Nachteilen:

der Eintrag der solaren Überschusswärme erfolgt nicht mehr via Kupferrohr zentral im Tunnelkollektor, sondern via Plattenwärmetauscher direkt in den Solekreislauf der Wärmepumpe.
Dadurch ist das potentielle Korrosionsproblem der Kupferrohre in der Erde eliminiert.

Dadurch musste die Tunnelform auch nicht mehr beibehalten werden.

Die Rohre wurden nun, unter Beibehaltung der äußeren Abmaße der Tunnelkollektoren (3m x 1,5m x 10m) in drei Etagen slinky verlegt. Wir haben je Ebene ein gesamtes Coil (à 100m Rohr) verlegt. Dadurch gibt es keine Verbindungen in der Erde. Alle Enden (Vorläufe und Rückläufe) haben wir an einer Stelle zusammenlaufen lassen und nach Tichelmann verbunden.

Dieser Punkt wurde so gewählt, dass die Anbindung an die Wärmepumpe auf kurzem Weg zu realisieren war.
Ein Vorteil dieser Verlegung: der Aufbau "auf der Wiese" mit allen Vorbereitungen (Schablonenbau...) fällt weg. Das ergibt einen deutlichen Zeit und Planungsvorteil. Dem gegenüber steht ein erhöhter (zeitlicher) Aufwand beim Verlegen der einzelnen Etagen; der Bagger muss warten.

Aus der Anlagenskizze kann man entnehmen, dass wir bei der Größe des Gebäudes zwei Tunnelkollektoren eingesetzt haben. Um uns die Möglichkeit zu schaffen damit zu experimentieren, haben wir diese so verbunden, dass wir die Tunnelkollektoren einzeln oder zusammen schalten können. Die Idee dahinter fußt auf einer Erfahrung mit Version 1: das solarthermische Feld kann auch "zu" groß sein. Nach der Installation von weiteren Sonnenkollektoren hatten wir zu Beginn der Heizperiode fast 25°C in der Erde. Damit lässt sich nur noch moderat kühlen. Wenn wir also nach der Heizperiode, wenn beide TK herunter gekühlt sind, nur einen thermisch regenerieren, könnte der "Kalte" im Sommer bei Bedarf besser kühlen. Und nach der Kühlperiode können wir dann gezielt thermisch regenerieren.

Ob das richtig/sinnvoll/nötig ist, kann man aber erst nach ein oder zwei Jahren sagen...

Nachtrag Feb. 2022: ... jetzt haben wir einen heißen Sommer hinter uns, in dem wir die Kühlung in Betrieb genommen haben - und es hat funktioniert. Es reicht tatsächlich eine Vorlauftemperatur von ca. 20°C um einen deutlichen Kühleffekt zu erzielen. Die gebunkerte Kälte hat ausgereicht, die wenigen sehr heißen Wochen zu überbrücken.

Einige Hinweise:

• mittlerweile produziert die Firma STI einen Flachkollektor, der auch bei niedrigen Temperaturen gut funktioniert. Er hat u.a. spezielle Kondensat-Abläufe ("Wärmepumpenkollektor").Den haben wir eingesetzt ( 6 Module à 2,3m² Netto-Absorberfläche = ca.14m²).

• Die Solarregelung von Resol (DeltaSol BX) muss hier schon etwas "verbogen" werden, da kein passendes Anlagenschema vorhanden ist. Es geht, aber vielleicht findet sich eine passendere Regelung, oder Resol lässt sich überzeugen, dass ein passendes Anlagenschema ergänzt wird. Die Hardware ist für unsere Anforderung ausreichend.
  
  Nachtrag Feb. 2022:
  Es gibt eine Regelung von Resol, die schon ein passendes Schema implementiert hat.
  Die Deltasol BX plus. Damit sollte es dann eine einfache und standardmäßig zu implementierende Lösung geben. Unsere Trickserei wäre damit nicht mehr nötig.
  
  

• Die Kunststoff-Schraubverbindungen, die wir eingesetzt haben, sind nur schwer dicht zu bekommen; man muss peinlich darauf achten, dass keine Riefen an den Dichtungsbereichen im Rohr sind. Öfteres Nachziehen ist nötig. Die metallischen Quetschring- /Schneidringverschraubungen, die wir an den Kugelhähnen eingesetzt haben, sind zwar sehr diffizil zu montieren, aber dafür problemlos dicht.
  Nachtrag Feb. 2022: Lt. Aussage des Rohr-Herstellers funktionieren die Kunststoffverschraubeungen bei der Kälte generell nur im Erdreich!
  Vor dem Winter 21/22 haben wir deshalb aufgrund einer weiteren Leckstelle im Haustechnikraum ein paar Kunststoffschraubverbindungen testweise durch Pressfitttinge ersetzt. Da gibt's zwar keine Freigabe für, aber bisher funktioniert das ausgezeichnet.
  Nachtrag Juli 2022: Wir haben nun alle Kunststoff-Schraubverbindungen durch Pressfittinge ersetzt.

• Inselbetrieb
  Unser Plan:
  Bei Stromausfall soll die Pufferbatterie einspringen und alle (wichtigen) Geräte mit Strom versorgen. Da die Wärmepumpe das einzige Heizsystem ist, sollte eben auch diese im Winter bei Stromausfall noch funktionieren. Dafür hatten wir extra das "Inselbetrieb-Modul" bei E3DC mit gekauft.
  Das Problem:
  Der Anlaufstrom der Wärmepumpe ist für einen Sekundenbruchteil so hoch, dass die Pufferbatterie diesen nicht liefern kann und deshalb das gesamte PV-System auf Störung geht.
  Unsere Lösung:
  In Zusammenarbeit mit Waterkotte haben wir einen Frequenzumrichter vor die Wärmepumpe gesetzt, der den Scroll-Kompressor der Wärmepumpe langsam (innerhalb von 0,9 sec. ) hoch fährt.
  Damit funktioniert jetzt auch der Inselbetrieb!