Grundsätzlich müssen thermische Solaranlagen in allen Betriebszuständen ohne besondere eingreifende Maßnahmen von außen eigenständig durchlaufen können. Nur durch solche eigensicheren Solaranlagen ist ein störungsfreier Betrieb bei entsprechender Wartung gewährleistet.
Richtig geplant und installiert hat das Steamback-Verfahren (Verdampfungs- oder Stagnations-System) im Gegensatz zu "Hochdruckanlagen" enorme Vorteile. Dabei geht die Anlage bei fehlender Wärmeabnahme, wenn der Pufferspeicher geladen ist oder die Umwälzpumpe ausfällt bzw. der Flüssigkeitsumlauf gestört ist, in eine gewollte Stagnation.
Damit die Anlage richtig funktioniert, müssen folgende Bauteile eingeplant werden:

Quelle: SYR

Sicherheitsventil
Bei der Montage des Sicherheitsventils ist auf folgende Dinge besonders zu achten.
  •  Absperrungen und Verengungen sind in der Verbindungsleitung zwischen Sonnenkollektorgruppe und Sicherheitsventil nicht zulässig
  •  Rohrkrümmungen müssen, in
    der Mittellinie des Rohres gemessen, einen
    Krümmungsdurchmesser von mindestens
    3 x D aufweisen
  •  Bei eigensicheren Anlagen besteht in der Länge der
    Verbindungsleitung keine Einschränkung
  •  In der Leitung dürfen sich keine Schmutzablagerungen bilden können
  •  In der Leitung und darf sich kein Wasser ansammeln
  •  Die Ausblaseleitung des Sicherheitsventils darf nicht einfrieren
  •  Die Ausblas- und Ablaufleitungen muss in einen offenen Behälter münden

Die Ventile sollten für Wasser, neutrale nicht klebende Flüssigkeiten und Glykol-Wasser-Gemisch bis zu einem Mischungsverhältnis von 1 : 1 und bis max. 160 °C zugelassen sein. Der Ansprechdruck kann je nach Auslegung der Anlage 2,5, 3, 4 und 6 bar haben.

Funktionsweise von Überström- und Sicherheitsventilen

Quelle: Calafffi

Manometer
Die Skala des Manometers muss auf den Ansprechdruck des Sicherheitsventil entsprechen und dieser Druck ist zu kennzeichnen. Der verstellbare rote Zeiger wird auf den Anlagenmindestdruck eingestellt. Bei Anlagen über 120 °C sollte ein Metallmanometer eingesetzt werden
Das Manometer muss gut ablesbar montiert werden.

 

Quelle: Manometall

Thermometer
Auf Grund der hohen Temparaturen, die in thermischen Solaranlagen vorkommen können, sollten Metallmanometer möglichst mit einer Skala bis 160 °C eingebaut werden. Außerdem sind Thermometer mit Tauchhülse sinnvoll, weil sie die Mediumstemperatur schneller und genauer anzeigen.
Sinnvoll ist außerdem der Einbau in Vor- und Rücklauf der Anlage.

Quelle: Flamco

Membrandruckausdehnungsgefäß
Die Membrandruckausdehnungsgefäße sind für Betriebstemperaturen bis 70 °C (DIN 4807) geeignet. Da Elastomere bei höheren Temperaturen schneller altern, sollten die Gefäße so angeschlossen werden, dass Dauertemperaturen von über 50 °C im Gefäß vermieden werden. Hier bietet bietet sich der Einbau einer Wärmedämmschleife verhindert eine Erwärmung des Gefäßes. Ist das Einhalten der Temperatur nicht möglich, dann muss ein Vorschaltgefäß bzw. Zwischengefäß und/oder Stagnationskühler bzw. Kühlwärmetauscher einzubauen. < mehr

So kann es ausgehen, wenn ein MAG und ein Sicherheitsventil fehlt

Quelle: TA Heimeiner GmbH

Vorgefäß
Vorschaltgefäße bzw. Zwischengefäße schützen die Membrane von Ausdehnungsgefäßen vor unzulässiger Temperaturbelastung. Nach DIN 4807 Teil 3 und DIN EN 13831 darf die Dauertemperatur an der Membrane 70 °C nicht überschreiten.
Zur Berechnung des Vorschaltgefäßes in Solaranlagen ist entscheidend, welche Wassermenge über 70 °C aufgeheizt wird. In der Regel werden dies etwa 50 % des Anlagenvolumens (VA) sein. Bei Anlagen mit Wärmespeichern sind bis 100 % möglich.

Stagnationskühler (Kühlwärmetauscher)

Das MAG kann zusätzlich durch ein Vor- bzw. Zwischengefäß und eingeschränkt durch einem Wärmetauscher (Stagnationskühler) geschützt werden.

 
Heizleistenkühler
Frostsicherung
Ein PWT, der die Wärme einer thermischen Solaranlage in einen Speicher überträgt (Schichtenspeicherung), sollte ein 3-Wege-Ventil im Solarkreis haben. Über diese Kurzschlußstrecke (Bypass) vor dem PWT wird der Kreislauf während einer längeren oder starken Frostperiode erst frostfrei gefahren. Dadurch wird er PWT vor Beschädigung geschützt.
3-Wege-Ventil zur Frostsicherung und Schichtenspeicherung
Quelle: Viessmann Werke GmbH & Co. KG

Besonders in Großanlagen, bei denen die Rohrleitungen des Solarkreises (Primärkreis) auf dem Dach länger als diejenigen im Gebäude sind, ist der Einsatz einer Frostschutzeinrichtung für den externen Wärmetauscher sinnvoll. Bei extrem niedrigen Außentemperaturen kann  es vorkommen, dass der Kollektor aufgrund der Sonneneinstrahlung wärmer als der Speicher ist, aber die Solarflüssigkeit in den Rohrleitungen noch sehr kalt ist. Wenn diese Flüssigkeit in diesem Zustand bei dem Anlaufen der Anlage in den PWT kommt, kann es zu Frostschäden in dem Bauteil kommen. Durch ein 3-Wege-Ventil und ein Thermostat im Primärkreis wird  der Weg zum Wärmetauscher erst bei einer Temperatur > 5 °C freigegeben.

3-Wege-Ventil zur Frostsicherung
Quelle: Viessmann Werke GmbH & Co. KG
Spülstutzen
Nur mit richtig dimensionierten und angeordneten Spülstutzen können Flüssigkeitssysteme richtig gereinig und luftfrei gespült werden. Das Spülen und Reinigen von Heizungs-, Kühl- und Solaranlagen ist in verschiedenen Normen vorgeschrieben. Dabei sollen z. B. vor dem endgültigem Befüllen in der Anlage der zweifache Wasserinhalt (ÖNORM) durchfließen.  Außerdem sehen die Normen die “abschnittsweise Spülung” vor.
In einem Einfamilienhaus mit Fußbodenheizung und einer kleinen Solaranlage mit 1.000 Liter Pufferwasser sind 1.500 bis 2.000 Liter Heizwasser gegeben. Und dieses Wasservolumen muss zwei mal durch die Anlage gespült werden. Ob die Arbeit nur einen halben oder einen ganzen Tag dauert, hängt z. B. auch von Öffnungsgröße dem Füll- bzw.  Spülstutzen ab. Denn es gilt:
Je größer die Öffnung, umso größer der Durchsatz.
Ein hoher Spüldruck ist in alten Systemen riskant. So können z. B. Korrosionsrückständen an Engstellen zu Stopfpfropfen werden oder Lufteinschlüsse werden statt ausgespült zusammengepresst und dehnen sich nach Abschluss der Spülarbeiten wieder aus, wenn das System auf den geringeren Betriebsdruck zurückgeführt wird. Eine große Spülöffnung erlaubt den gleichen Wasserdurchsatz, nahezu druck- und somit risikolos.
Anordnung der Spülstutzen
Quelle: MS Schwarz GmbH
Quelle: ceteaqua Sotta & Punke GbR
Quelle: MS Schwarz GmbH

Quelle: AFRISO-EURO-INDEX GmbH
Solar-Auffangbehälter
Wenn der Druck in der Anlage den Ansprechdruck des Sicherheitsventils überschreitet, wird über die Abblaseleitung solange Flüssigkeit abgeblasen, bis der Druck wieder unter den Schließdruck des SV's (ca. 0,5 unter Ansprechdruck) gesunken ist. Diese Flüssigkeit muss in einem geeigneten Behälter aufgefangen und der Anlage zurückgeführt werden, denn die Solarflüssigkeit darf nicht über die Kanalisation entsorgt werden.

In der Praxis wird in den meisten Anlagen der leere Glykolbehälter auf den Fußboden gestellt und die Ablaseleitung reingehängt. Dieser Solar-Auffangbehälter aus Kunststoff (9 Liter) wird mit der Abblaseleitung fest verbunden. In diesem Fall benötigt der Anschluss der Abblaseleitung des Sicherheitsventils einen Auffangtrichter. An dem Behälter sind ein FE-Hahn zum Entleeren, ein Sondenanschluss für etwaige externe Meldesysteme und ein Rohranschluss für ein Sicherheitsventil integriert.

Lufttopf/Flüssigkeitsvorlage mit Entlüftungseinrichtung
Dieser Behälter kann eingebaut werden, wenn die Anlage wenig Inhalt hat und durch kleine Undichtigkeiten an der Entlüftungseinrichtung ein schneller Druckverlust entstehen könnte.
Rückschlagventil für Solaranlagen
Rückschlagventil
Das Rückschlagventil in einer thermischen Solaranlage muss für Systemtemperaturen bis 200 °C und für den Einsatz eines Frostschutzmittels (z.B. Glykol) geeignet sein. Meistens sind diese Bauteile in den Kompaktstationen eingebaut.
Die Absperreinrichtung mit Kugelhahn und eingebautem Rückschlagventil muss so angeordnet werden, dass die Solarflüssigkeit nicht über 90 °C kommt. Der Griff ist aus einem Material gefertig, das eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Somit kann es auch bei höheren Temperaturen betätigt werden.
Kugelhahn mit eingebautem Rückschlagventil
Quelle: CALEFFI Armaturen GmbH
Schwerkraftbremse bis 190 °C für Solaranlagen
Quelle: Reiche Spezialarmaturen GmbH
Die Einlege-Schwerkraftbremse mit oder ohne Luftschleuse wird in den Druckstutzen der Umwälzpumpe oder in eine flachdichtende Verschraubungen montiert. Da die zulässige Temperatur 190 °C ist, eignet sich dieses Bauteil auch für thermische Solaranlagen.
Die Schwerkraftbremse zur Direktverschraubung auf die Umwälzpumpe wird mit dem Innengewinde auf den Druckstutzen
der Umwälzpumpe, austrittseitig mit Außengewinde geschraubt, passend für das Einlegeteil und die Überwurfmutter der Umwälzpumpe.
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Einlege-Schwerkraftbremse - Reiche Spezialarmaturen GmbH
Solar-Schwerkraftbremse - Reiche Spezialarmaturen GmbH
Schwerkraftbremse für Solaranlagen bis 300 °C (mit Aufstellschraube bis 170 °C )
Quelle: Reiche Spezialarmaturen GmbH
Wenn die Rückschlagklappe über der Pumpe sitzt, dann kann sich bei abgeschalteter Pumpe dort ein Luftpolster bilden, dieses führt zum Trockenlauf der Pumpe. Sie fördert keine Flüsigkeit mehr. Deswegen sollte die Klappe unter der Pumpe angeordnet sein. Dadurch kann sie Anlaufen, das Luftpolster mitreißen, an einer geeigneten Stelle (Lufttopf - wenn vorhanden) sammeln und dort automatisch oder von Hand entweichen. In Wassersytemen reicht oft eine kleine Bohrung in der Klappe, damit die Luft entweichen kann. In Systemen mit Frostschutzmittel funktioniert das nicht immer.
 
 
 
Umwälzpumpe
 
Mikroblasenluftabscheider
CALEFFI Armaturen GmbH
Luftabscheider
In Solaranlagen werden hauptsächlich Absorptionsluftabscheider  (Mikroblasenluftabscheider) eingebaut. In der Regel benötigen luftfreigespülte Anlagen keinen Abscheider.
> mehr
Füllarmatur mit Spülstutzen
Quelle:FeisTec GmbH
Befüllarmatur
Eine Füllarmatur sollte gleichzeitig als Spülstutzen verwendet werden können.
Quelle: MS Schwarz GmbH
Quelle: CALEFFI Armaturen GmbH
Strangregulierventil für Solaranlagen
Ein Strangregulierventil für den Einsatz in thermischen Solaranlagen muss mit hohen Temperaturen (bis 130 °C) zurechtkommen. Es können keine normalen Heizungsarmaturen eingesetzt werden.
Besonders in großen Anlagen mit mehreren Kollektorkreisen muss ein hydraulischer Abgleich durchgeführt werden, d. h. die Durchflussmengen der Wärmeträgerflüssigkeit werden exakt einreguliert. Das Solarventil ist für einen Temperaturbereich von - 30°C bis 130° C bei einem Glykolanteil von bis zu 50 % in der Trägerflüssigkeit und bis max. 10 bar Druck einsetzbar.
Mit den Strangregulierventilen können die Soll-Durchflussmengen der einzelnen Kollektorkreise einfach, präzise und ohne zusätzliche Hilfsmittel, wie Differentialmanometer, eingeregelt werden. Die Durchflussmenge wird über ein in einem Bypass sitzenden Messgerät kontrolliert und kann direkt abgelesen werden. Angezeigt wird der Wert über eine in einer transparenten Flüssigkeit schwimmenden Metallkugel. Dieses technische Detail erlaubt den Verzicht auf ein wasserführendes Schauglas, die Gefahr von berstenden Gläsern ist damit nicht mehr gegeben. Auch verschmutzte Gläser, die nach längeren Betriebszeiten das genaue Ablesen erschweren können, sind nicht notwendig.
Funktionsweise
Die Einregelierung erfolgt über einen Kugelhahn (1), der mit einer Steuerspindel (2) betätigt wird; der Durchfluss wird von einem in By-Pass installiertem Durchflussmesser (3) auf dem Ventilgehäuse überwacht, der während des normalen Betriebs ausgeschaltet werden kann. Der Durchflusswert wird von einer Metallkugel (4) in einer transparenten Führung (5) angezeigt; neben der Anzeige befindet sich eine Skala (6).
Der Schieber der die Verbindung zwischen Durchflussmesser und Ventil absperrt bzw. herstellt, wird mit einem Ring  geöffnet und schließt sich nach der Messung automatisch. Die eingebaute Feder und eine EPDM-Dichtung  verhindern, dass während des normalen Betriebes Flüssigkeit eindringen kann. Der Ring hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit, so dass Verbrennungen bei dem Öffnen des Durchflussmessers ausgeschlossen sind, auch wenn durch das Ventil sehr heiße Flüssigkeit fließt. Die Kugel wird von einem Magnet gezogen, der fest mit dem Schwimmer verbunden ist. Dadurch bleibt die Anzeige sauber und präzise.
Aufbau des Strangregulierventils
Quelle: CALEFFI Armaturen GmbH
 
Rohrdämmung
Rohrleitungen von Solaranlagen unterliegen nicht der Energieeinsparverordnung (EnEV): Erzeugung und Verbrauch von Solarenergie sind CO2-neutral. Rohrleitungen von Solaranlagen sind jedoch ebenfalls so zu dämmen, dass die erzeugte Energie der Anlage ohne wesentliche Verluste genutzt werden kann.
Es werden daher keine rechtlichen Anforderungen an die Begrenzung der Wärmeabgabe durch eine Dämmung dieser Rohrleitungen gestellt. Um Wärmeverluste so gering wie möglich zu halten, wird auch bei Rohrleitungen von Solaranlagen der Einsatz der Dämmschichtdicke gemäß Anlage 5, Tabelle 1, EnEV 2009 empfohlen. Eine Wärmebeständigkeit des Dämmmaterials bis 150 °C sollte selbstverständllich und die Dämmung von Außenleitungen müssen UV-beständig und gegen äußere Beschädigungen (pickfest) beständig sein.
DIN 4140, Teil 1: "Dämmarbeiten an betriebstechnischen Anlagen - Ausführung von Wärme- und Kältedämmung"
DIN 18 421 (VOB, Teil C): "Dämmarbeiten an technischen Anlagen"

Checkliste - Installation, Inbetriebnahme und dauerhafte Funktionssicherheit einer Solaranlage
 
i. O.
nicht i. O.
Bemerkung
Kollektoren sturmsicher installiert      
Solarleitung an Potenzialausgleich angeschlossen      
Blitzschutzeinrichtung      
Ausblaseleitung fest am Sicherheitsventil des Solarkreises installiert      
Auffanggefäß unter Ausblaseleitung (Solarkreis) aufgestellt      
Ausblaseleitung am trinkwasserseitigen Sicherheitsventil installiert und am Abwasser angeschlossen
     
Thermostatisches Mischventil am Warmwasserabgang installiert      
Solarkreis gespült      
Solarkreis abgedrückt inkl. Leckkontrolle von Verschraubungen und Löt-/Pressverbindungen      
Dichtigkeit von allen Verbindungsstellen (Stopfbuchsen an
Absperrventil und KFE-Hähne) geprüft
     
Anlage mit Solarflüssigkeit gefüllt      
Mischungsverhältnis geprüft - Verhältnis Wasser:Solarflüssigkeit      
Frostsicherheit: ________°C      
Vordruck im Ausdehnungsgefäß (vor Befüllen prüfen)______bar      
Anlagendruck (kalt)______bar      
Pumpe, Speicherwärmetauscher und Kollektor entlüftet (Schwerkraftbremse zum Entlüften blockieren)      
Automatische Entlüfter am Kollektor durch Kugelhahn abgesperrt      
Schwerkraftbremse in Funktion      
Warmwasserspeicher trinkwasserseitig entlüftet      
Temperaturfühler zeigen realistische Werte an      
Solarpumpe läuft und wälzt um (Volumenstrommesser: _______l/min)      
Solarkreis und Speicher werden warm      
Kesselnachheizung startet bei: _________°C      
Optional: Zirkulationspumpenlaufzeit von ________Uhr bis ________Uhr,      
thermostatisch geregelt: ja/nein      
Der Anlagenbetreiber wurde wie folgt eingewiesen:
     
• Grundfunktionen und Bedienung des Solarreglers inkl.
Zirkulationspumpe
     
• Einweisung in Kontrollmöglichkeit der Speicher-Schutzanode      
• Wartungsintervalle      
• Aushändigung der Unterlagen evtl. Sonderschaltschema      
• Ausfüllen der Betriebsanweisung      
Quelle: BDH
     
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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