Solarthermie: Temperatursensoren müssen sitzen

Falsch platzierte Temperatursensoren drücken den Ertrag der Solarthermie deutlich. Doch dieser Fehler fällt selten auf. So verschenkt man Jahr um Jahr kostbare Sonnenwärme.

Die Solarkreispumpe läuft, warmes Wasser fließt vom Dach in den Speicher, der Solaranlagen-Besitzer freut sich. Doch nicht immer heißt eine laufende Pumpe, dass auch Energie in den Speicher gelangt. Sitzt der Temperaturfühler im Speicher zu tief, ist die gemessene Temperatur niedriger als die an der Stelle, an der die Solaranlage tatsächlich den Speicher belädt. Die Pumpe läuft und läuft, doch im Grunde fährt sie nur warmes Wasser im Kreis und vergeudet dabei Strom. Schlimmstenfalls transportiert sie im Winter sogar Wärme aufs Dach und beheizt mit Wärme aus dem Kessel den Kollektor.

Doch auch das Gegenteil ist nicht selten: Sitzt der Fühler zu hoch, vermittelt er der Regelung ständig den Eindruck, der Speicher sei bereits voll. Die Solarpumpe läuft dann seltener als sie eigentlich sollte. „Auf der falschen Höhe platzierte Temperatursensoren im Speicher sind der häufigste Fehler bei der Temperaturmessung“, berichtet Guido Filler, Entwicklungsleiter beim Reglerhersteller Resol, aus seiner Erfahrung. Besonders tückisch ist, dass dieser Fehler oft unbemerkt bleibt. „Die Temperaturwerte sind dennoch plausibel, der Regler meldet keinen Fehler. “ Um zu merken, dass etwas nicht stimmt, muss man genauer hinsehen, zum Beispiel die Messkurven des Reglers auswerten. Leicht per Hand aufzuspüren ist ein zu tief sitzender Sensor: Ein Griff an die Leitungen von Kollektorvor- und -rücklauf gibt Orientierung über die Temperatur. Ist die Temperatur der beiden Leitungen ähnlich oder der Rücklauf gar wärmer, läuft etwas gründlich schief.

Tauchhülsen für Solarthermie-Temperatursensoren müssen passen

Die richtige Höhe für den Speicherfühler der Solaranlagen-Steuerung ist wichtig. Der Temperatursensor im Speicher einer Solarthermie-Anlage sitzt über dem unteren Drittel des Solarwärmetauschers. Meistens ist das von außen anhand der Anschlüsse gut zu erkennen. Doch Vorsicht: Ist der Wärmetauscher im Speicherinneren schräg eingebaut, ist ein Blick aufs Datenblatt nötig. Viele Speicherhersteller beugen Fehlern vor, indem sie ihre Speicher gleich mit vormontierten Tauchhülsen für die Temperaturfühler liefern. Damit ist allerdings auch die Anlagenkonfiguration nicht mehr ganz so flexibel. Wagner Solar stattet seine Speicher mit einer Klemmleiste aus, an der sich die Fühler an der Außenseite des Speichers in beliebiger Höhe montieren lassen. Damit ist man in der Anlagenkonfiguration flexibel und vermeidet das Durchdringen der Dämmung wie es bei Tauchhülsen nötig ist, die andernfalls ja alle Verlustquellen sind. Und falls ein Fühler mal falsch sitzt, kann man das auch nachträglich korrigieren.

Wer einen Standard-Speicher mit vormontierten Fühlerhülsen verwendet, sollte auch ein Auge darauf haben, wie groß diese sind. Sind die Hülsen für die bei Biomasse-Heizungen üblichen Kapillarrohr-Fühler dimensioniert, hat ein schlanker PT1000-Sensor, wie man ihn für Solarthermie-Anlagen nutzt, darin keinen Halt. Ob der Sensor dann einen vernünftigen Wert anzeigt ist reine Glückssache. Die 12 bis 15 Euro für eine passende Tauchhülse sind in diesem Fall angesichts der zu befürchtenden Ertragseinbußen gut investiert.

Kollektorfühler in der Dämmung

Nicht so häufig, aber ebenfalls oft unbemerkt, sind falsch sitzende Temperatursensoren im Solarthermie-Kollektor. Wenn die Hülse am Absorberblech sitzt kommt es manchmal vor, dass man sie mit dem Sensor nicht trifft und dieser dann in der Dämmung steckt. Am Kollektor ist das nicht zu sehen. Allerdings fällt es dem aufmerksamen Beobachter auf, sobald die Solarpumpe läuft, sofern im Vorlauf auch ein Temperatursensor sitzt. Das warme Wasser, das vom Kollektor kommt, ist dann nämlich um die 10 Grad Celsius wärmer, als es laut Kollektorfühler eigentlich sein könnte. Der Kollektorfühler gehört auf die Vorlaufseite, also dorthin, wo das warme Wasser zum Speicher strömt, und sollte zum Schutz vor Überspannung über eine Fühleranschlussdose angeschlossen werden.

Wärmemenge: Grobe Messung

Ertragsmessung ist in der Solarthermie ein heißes Thema – einerseits will ein Anlagenbesitzer wissen, wie viel ihm seine Kollektoren einbringen, andererseits sorgen die unterschiedlichen technischen Randbedingungen dafür, dass jede Anlage anders ist. Eine weitere Schwierigkeit kommt dazu: Selbst eine gute Wärmemengen-Messung mit normalen Messmethoden weicht leicht um 10 Prozent nach oben oder unten von der tatsächlichen Wärmemenge ab. Allein die Flügelrad-Volumenstrommesser haben schon eine Ungenauigkeit von +/- 3 Prozent. Dazu kommt die Ungenauigkeit von zwei Temperatursensoren. Die liegt bei den typischen PT1000B-Sensonren bei 0,6 Kelvin. Im Extremfall liegt man also beim Volumenstrom um 3 Prozent und bei der Temperaturdifferenz um 1,2 Kelvin daneben.

Die größte Unsicherheit ist jedoch das Wärmeträger-Medium, denn dieses ist deutlich zäher als Wasser und hat eine geringere Wärmekapazität. Das kann der Regler rausrechnen – wenn man denn die Daten richtig eingibt. Verwendet man ein gängiges Medium als Fertigmischung, sind in manchen Reglern die Daten bereits hinterlegt (z.B. Tyfocor-Mischung in den Resol-Reglern). Doch das Fluid verändert sich mit der Zeit, und damit die Genauigkeit der Wärmemengen-Messung. Selbst bei einer sehr sorgfältigen Messung muss man mit einer Abweichung von 10 Prozent nach oben oder unten rechnen. Um Anlagen miteinander zu vergleichen sind die Alltagsmethoden daher völlig ungeeignet, denn selbst bei zwei Anlagen mit identischem Ertrag können die Messwerte um 20 Prozent auseinander liegen.

„Die normale Wärmemengenmessung ist aber gut geeignet, um die zeitliche Veränderung des Ertrags innerhalb derselben Anlage zu beobachten“, erklärt Filler. Die meisten Fehlerquellen bleiben schließlich konstant oder ändern sich nur sehr langsam. Wer zum Beispiel den Sitz eines Temperatursensors korrigiert, kann mit einer Wärmemengenmessung feststellen, dass der Ertrag seiner Solarthermie-Anlage steigt.

Weitere Praxistipps vom Solarthermie-Jahrbuch beschäftigen sich mit der Kollektorfeldhydraulik und der Einrohrzirkulation.

Eva Augsten