Besonders in thermischen Solaranlagen für die Heizungsunterstützung, aber auch bei überdimensionierten Anlagen, kommt es hauptsächlich in den Sommermonaten zur Stagnation, die sich grundsätzlich negativ auf die Bauteile und die Solarflüssigkeit auswirken. Auch wenn eine Solaranlage in dieser Zeit keine Wärmeabnahme hat, so z. B. in der Urlaubszeit, werden besondere Maßnahmen notwendig.
Natürlich ist eine Anlage, die nur zur Trinkwassererwärmung verwendet werden soll, richtig auszulegen. Weniger ist mehr. Diese Anlagen werden nicht in Stagnation gehen. Bei diesen Anlagen ist auch die Möglichkeit einer Rückkühlung über die Kollektoren (Flachkollektoren) während der Nachtstunden regelungstechnisch vorgesehen. Vakuumröhrenanlagen benötigen besondere Kühlelemente (Heizkörper, Flächenheizung), weil diese schlecht über die Wärmetauscher an den Kollektoren kühlen können.
Thermische Solaranlagen, die zur Heizungsunterstützung ausgelegt werden, sind in den Sommermonaten logischerweise immer zu groß ausgelegt. Ein größerer Pufferspeicher oder eine Veränderung der Steilheit der Kollektoren würde keinen nenneswerten Erfolg bringen. Auch eine natürliche Beschattung durch Laubbäume würde die Leistung während der Übergangszeiten mindern.
Wenn diese Anlagen nicht geteilt werden können, so ist hier der Einsatz eines Beschattungssystems notwendig. Diese Systeme sind in der Fenstertechnik bekannt und müssten nur auf die Solartechnik (Flachkollektoren) umgesetzt werden. Diese Rollos oder Jalousien könnten automatisch betrieben werden. Vakuumröhren können nur mit Außenelementen beschattet werden, was evtl. Probleme mit der Windlast bringen könnte. Ein automatisches Drehen der Röhren ist noch nicht auf dem Markt.
Fenster-Beschattungsmöglichkeiten
Quelle: LAMILUX Heinrich Strunz GmbH


Heat - Pipe - CPC - Röhrenkollektor mit hagelsicherer Glasabdeckung

Quelle: Changzhou He Jia Solar Energy Limited Co. / Vacano GmbH

Um Schäden an Sicherheitseinrichtungen (Sicherheitsventil, Entlüftungsventil) zu vermeiden, sind die Vakuumflachkollektoren mit einem Vorhang aus PTFE (Polytetrafluorethylen) ausgestattet, der die Röhren automatisch über die Anlagensteuerung teilweise oder voll abdeckt. Dadurch kann eine Stagnation bei einer zu geringen oder keiner Wärmeabnahme (extreme Sonneneinstrahlung, längerer Abwesenheit, Anlagen zur Heizungsunterstützung) vermieden werden.
Diese Lösung ist optimal für größere heizungsunterstützende Anlagen oder für Anlagen mit kleineren Speichern. Ein CPC-Spiegel ermöglicht eine nahezu 360° Nutzung der Solareinstrahlung.

HFC-2-S Heatpipe Vakuumflachkollektor mit Verschattung - Vacano GmbH
Vakuum Flachkollektor HFC-2-S

Das Glas ist mit einer LCD-Folie belegt. Schwachstrom regt die Kristalle der Folie an, sich auszurichten. Über eine Programmierung kann nun bestimmt werden, ob die Scheibe glasklar oder milchig sein soll.

Eine nette Idee, aber wohl noch ein wenig kostspielig.

Quelle: Blueplot Stefan Schuster

Für Gewächshäuser und Wintergärten stehen Außenbeschattungen in ausgereifter Technik zur Verfügung.
So gibt es z. B. Gewebe, die über federgelagerte Aluminiumrollen gestrafft werden und somit der Windlast standhalten. Aber auch Rolläden gibt es in verschiedensten Ausführungen.
Aussenbeschattung
Rolladen mit Lamellen
Schrägrolladen
Rolladen
Rolladen
Rolladen
     
Lamellendach
Solar-Markise
Funksteuerung
     
Dickson
     
Quelle: VELUX Deutschland GmbH

Die Technik ist vorhanden, warum werden diese Systeme nicht auch für thermische Solaranlagen angeboten?

Hier wird ein System angeboten

Solarbeschattungssystem
Quelle: WeserSolar GmbH & CO.KG



Flachkollektor "Vitosol 200-F" mit schaltender Absorberschicht

Oberhalb von 75 °C Kollektortemperatur erhöht sich die Abstrahlung um ein Vielfaches. So wird im Stagnationsfall eine Überhitzung und Dampfbildung zuverlässig verhindert.


Vakuum-Röhrenkollektor „Vitosol 300-T“ mit Phasenwechsel-Temperaturabschaltung
Quelle: Viessmann Werke GmbH & Co. KG

Innovative Kollektoren schützen die Anlage vor Überhitzung
Die Firma Viessmann bietet schaltende Flach- und Röhrenkollektoren an, die Solarthermie-Anlagen vor Überhitzung schützen sollen. Die selbstregelnden Solar-Kollektoren verhindern eine Überhitzung und Dampfbildung. Das Problem in der Praxis ist, dass große Solar-Kollektorflächen im Sommer zu langen Stagnationszeiten mit Dampfbildung führen, weil die zur Verfügung stehende Wärme nicht genutzt werden kann.
Mit einer neuen Absorberbeschichtung im Flachkollektor "Vitosol 200-F" steht jetzt neben der Phasenwechsel-Temperaturabschaltung im Vakuum-Röhrenkollektor "Vitosol 300-T" ein selbstregelnder Solar-Kollektor zur Verfügung, der eine Überhitzung und Dampfbildung zuverlässig verhindert. Diese arbeiten unabhängig von Anlagengestaltung und der vorhandenen Regelungseinstellungen.

Der patentierte Flachkollektor "Vitosol 200-F" mit schaltender Absorberschicht unterbindet bei Erreichen einer bestimmten Temperatur die weitere Energieaufnahme. Das Prinzip beruht auf einer Absorberbeschichtung mit schaltenden Schichten, die abhängig von der Kollektortemperatur ihre Kristallstruktur und damit ihren Absorptions- bzw. Reflexionsgrad verändert.
Über einer Absorbertemperatur von ca. 75 °C ändert sich die Kristallstruktur, wodurch sich die Reflexion der auftreffende Solarstrahlung stark erhöht. So sinkt bei steigenden Kollektortemperaturen die Leistung, die Stagnationstemperaturen sind geringer und eine Stagnation (Dampfbildung) wird unterbunden.

Der Vakuum-Röhrenkollektor "Vitosol 300-T" mit Phasenwechsel-Temperaturabschaltung nutzt das Heatpipe-Technik. Die solare Wärme verdampft die Flüssigkeit innerhalb der Heatpipe und übergibt die Wärme nach der anschließenden Verflüssigung im Kondensator an den Pufferspeicher.
Der Dampf in der Heatpipe kann bei Temperaturen über 145 °C nicht mehr kondensieren. Durch diese Phasenwechsel-Temperaturabschaltung wird die Wärmeübergabe unterbrochen und die Anlage ist gegen zu hohe Stagnationstemperaturen geschützt. Erst bei niedrigeren Kollektortemperaturen starte der Kreislauf in der Heatpipe erneut.


Bei Vakuum-Röhrenkollektoren ist jede Vakuum-Röhre über die Längsachse drehbar. Dadurch können sie optimal zur Sonne ausgerichtet werden. Aber auch das Drehen aus der Sonne, was in Anlagen zur Heizungsunterstützung im Sommerbetrieb ist möglich. Denn diese Anlagen sind nur für die Trinkwassererwärmung im Sommerbetrieb immer viel zu groß ausgelegt. Die Folge ist, dass diese Anlagen mit hoher Temperatur in Stagnation gehen. In vielen Fällen wird durch die Ausrichtung der Röhren mit den Absorberflächen eine unnötiges Abführen von überschüssiger Wärme durch sinnfreie Lösungen (Pool, Heizkörper an der Außenwand oder im Keller) oder eine Beschattung unnötig.
Direkt durchströmte Vakuumkollektoren auch für eine horizontale Montage auf dem Flachdach oder senkrechte Montage an der Fassade
Quelle: SOLTOP Schuppisser AG
 
Wenn jemand ein Beschattungssytem speziell für Solaranlagen kennt, freue ich mich auf eine E-Mail.

 
Da es bei vielen Gewittern auch zu Hagelschlag kommt, ist die Hagelbeständikeit der Kollektoren bzw. das Beschattungssystem ein wichtiger Faktor bei der Auswahl.
Quelle: Paradigma
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Die Kollektoren und das Beschattungsystem sind durch Hagelschlag je nach Region und Kollektortyp verschieden stark gefährdet. Es sind deshalb nicht alle Kollektoren für jeden Standort gleich gut geeignet. Das Schadenpotential ist von der Häufigkeit eines Hagelschlages und den dabei auftretenden Korngrössen abhängig.
Die Kollektoren sollten nach DIN EN 12975-2 auf ihre Hagelbeständigkeit mit einer Korngröße von 25 mm geprüft sein. Auch die Steilheit der Kollektoren kann einer Beschädigung entgegen wirken, wobei ein großer Winkel am wirkungsvollsten ist, was bei einer Anlage zur Heizungsunterstützung sowieso der Fall sein sollte.
Hagelgefährdung in Europa
Klassierung von I = geringe Gefährdung bis V = hohe Gefährdung
Quelle SwissRe
Natürlich muss die Gebäudeversicherung auch alle Risiken beinhalten (Sturm, Blitzschlag, Hagelschaden, Überspannung, Feuer, Marderverbiss, Vandalismus, Diebstahl, ....). Hier kann der Nachweis einer Blitzschutzanlage, der Nachweis einer Windlastberechnung und die Hagelbeständigkeit der Kollektoren nach DIN EN 12975-2 gefordert werden. Bei der Versicherung von Photovoltaikanlagen kann evtl. eine spezielle Versicherung notwendig werden.
Verschattungsrechner - Schletter GmbH
Abstandsberechung bei mehreren Kollektorreihen - Version 1 + Version 2
das neue Videoportal von HaustechnikDialog mit vielen interessanten Informationen und Anleitungen aus der Haustechnik
Videos aus der SHK-Branche
SHK-Lexikon
Hinweis! Schutzrechtsverletzung: Falls Sie meinen, dass von meiner Website aus Ihre Schutzrechte verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung eines unnötigen Rechtsstreites, mich umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis: Das zeitaufwändigere Einschalten eines Anwaltes zur Erstellung einer für den Diensteanbieter kostenpflichtigen Abmahnung entspricht nicht dessen wirklichen oder mutmaßlichen Willen. Die Kostennote einer anwaltlichen Abmahnung ohne vorhergehende Kontaktaufnahme mit mir wird daher im Sinne der Schadensminderungspflicht als unbegründet zurückgewiesen.

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