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!