16.08.2019

Service und Wartung thermischer Solaranlagen

Egal wie groß die thermische Solaranlage auch ist, sie sollte einmal im Jahr einen Service spendiert bekommen. Nur so ist sichergestellt, dass sie problemlos funktioniert und kostenlose Energie liefert. Oft wird der Service in Verbindung mit der Wartung der Heizungsanlage durchgeführt. Dabei kann der Service einer thermischen Solaranlage durchaus ebenso umfangreich wie der Service einer Heizungsanlage sein. Hier nun einige Schritte bzw. wichtige Punkte in Bezug auf Service und Wartung einer thermischen Solaranlage.

Solaranlage

Funktions- und Sichtkontrollen im Außenbereich

Allgemeines

Es ist ratsam, die Funktionskontrolle nur bei sonnigem Wetter durchzuführen. Denn nur so kann festgestellt werden, ob die Solaranlage Wärme vom Sonnenkollektor in den Speicher transportiert. Die Funktionskontrolle kann auch nur dann erfolgen, wenn die Umwälzpumpe der Anlage arbeitet bzw. wenn es im Kollektor am Dach um ca. 5 °C wärmer ist als im Speicher, der sich meist im Keller befindet.

Läuft also nun die Pumpe und es wird der Wärmeträger – meist Wasser in Verbindung mit Solarfrostschutz (später dazu mehr) – durch den Kreislauf gefördert, so kann man an zwei Thermometern an der Pumpstation im Keller die Vor- und Rücklauftemperatur ablesen. Die Vorlauftemperatur sollte hier deutlich höher sein als die Rücklauftemperatur.

Praxistipp

Falls dies nicht so ist und hier nur ein geringer Temperaturunterschied (Δ T) feststellbar ist, könnte man Rückschlüsse auf eine Verkalkung des Wärmetauschers im Speicher (Boiler) ziehen. Dies würde bedeuten, dass der Wärmetauscher keine oder nur wenig Wärme mehr an das Wasser im Speicher abgeben kann.

Eine Verkalkung des Wärmetauschers tritt bei sehr hartem Wasser im Brauchwasserboiler der Solaranlage auf. Sollte dies der Fall sein, müsste bei der Wartung mitunter auch der Speicher bzw. Wärmetauscher entkalkt werden. Dies würde den Aufwand der Wartung erheblich vergrößern.

Weiter kann bei der Funktionskontrolle der Solaranlage natürlich auch festgestellt werden, ob Undichtigkeiten im Solarkreis vorhanden sind. Dies kann auf ein ausgelaufenes Frostschutzmittel oder einen zu geringen Druck im System zurückgeführt werden. Der Druck, der sich am Manometer im Solarkreis ablesen lässt, wäre dann zu gering bzw. bei größeren Leckagen auf null. Das Manometer befindet sich ebenfalls meist an der Pumpengruppe im Keller der Solaranlage. Ein Druck von ca. 2–3 bar wäre bei einer Gebäudehöhe (Abstand zwischen der Oberkante des Kollektors und dem Ausdehnungsgefäß) von ca. 8 bis 10 m in Ordnung.

Natürlich kann man auch beim Kunden nachfragen, ob die Solaranlage funktioniert. Dies fällt dem Kunden allerdings nicht immer auf, da ja in der Regel bei zu wenig Solarertrag die vorhandene Heizungsanlage das Aufheizen des Speichers übernimmt. In unseren Breiten ist dies auch im Winter bei zu wenig Solarertrag der Fall.

Eine richtig funktionierende Solaranlage deckt in einem Einfamilienhaus den Bedarf an Warmwasser übers Jahr zu ca. 60 bis 70 %. Wird die Heizung mit einer thermischen Solaranlage unterstützt, kann die Deckung im besten Fall sogar bis zu 100 % betragen.

Solarsteuerung

Als Nächstes steht die Funktionskontrolle an der Solarsteuerung an. Diese befindet sich im Normalfall auch im Keller bei der Anlage. Hier sollten grundsätzlich alle Fühler auf Funktion und Plausibilität kontrolliert werden. Was bedeutet nun aber plausibel?

Kollektorfühler

Am ersten Fühler im Sonnenkollektor sollten bei sonnigem Wetter Werte von ca. 50 bis 80 °C an der Steuerung abgelesen werden können. Dies geht aber nur, wenn die Solarkreispumpe gerade läuft, also wenn – wie oben schon erwähnt – der Kollektor wärmer als der Speicher ist. Im Stillstand muss der Fühler im Kollektor noch viel höhere Werte zeigen. Werte von 150 °C und mehr sind hier durchaus in Ordnung. Der Druck im Solarkreislauf verhindert hier das Sieden des Wärmeträgers bzw. das Ausdehnungsgefäß nimmt diesen Überdruck auf.

Praxistipp

Sollte der Kollektorfühler etwas weniger anzeigen, als man für plausibel hält, kann das vor allem bei Aufdachkollektoren daran liegen, dass der Fühler durch Wind, Schnee oder Vögel beeinträchtigt wurde und nicht mehr richtig im Kollektor sitzt, sondern nach außen gezogen wurde. Der Fühler zeigt also nun weniger als im Kollektor, da er sich in diesem Fall ja mehr oder weniger im Freien befindet.

Ebenso kann es in der Praxis auch passieren, dass Fühler im Freien (Kollektorfühler) von Nagetieren (Marder) angebissen werden. Defekte Fühler können auch durch Gewitter bzw. Überspannungen verursacht werden.

Speicherfühler

Der zweite Fühler sitzt im oder am Speicher auf Höhe des Wärmetauschers. Plausible Werte reichen hier je nach Temperatur im Speicher von ca. 40 bis 65 °C in einem Brauchwasserspeicher und durchaus bis zu 90 °C in einem Pufferspeicher. Pufferspeicher können in der Regel höher temperiert werden als Brauchwasserspeicher (sogenannte Boiler), da hier so gut wie keine Verkalkung anfällt. Auch hier sollte der richtige Sitz des Fühlers im Speicher kontrolliert werden. Hierzu werden entweder Tauchhülsen im Speicher verwendet oder der Fühler ist nur als Anlegefühler am Speicher angelegt.

Praxistipp

Sollten die Fühler am Display der Solaranlagensteuerung Werte von 200 °C und/oder mehr zeigen, so liegt meiner Erfahrung nach etwas im Argen. Dies kann sowohl den Speicherfühler als auch den Kollektorfühler betreffen. Meist ist in einem solchen Fall der Fühler defekt.

Sollte die Solarsteuerung gar nicht mehr funktionieren bzw. das Display „tot“ sein, kann dies an einer defekten Feinsicherung (in der Steuerung) liegen oder auch einen Totalausfall der Steuerung bedeuten. Nach meiner Erfahrung kann dies durchaus durch Überspannungen, wie sie z.B. bei einem Gewitter entstehen, verursacht werden.
Eine Reparatur der Steuerung (nicht ein Austausch der Feinsicherung) ist meist aus wirtschaftlichen Gründen wenig sinnvoll. Hier sollte die Steuerung durch eine neue ersetzt werden.

Sonnenkollektor

Als Nächstes steht die Sichtkontrolle am Sonnenkollektor an. Da man dazu meist auf das Dach steigen muss, möchte ich hier deutlich erwähnen, dass dies natürlich nicht ohne entsprechende Schutzmaßnahmen erfolgen darf. Hierzu zählen ein entsprechendes Gerüst oder ein Fanggurt. Halten Sie hier bitte die gesetzlichen und berufsgenossenschaftlichen Vorgaben ein, denn keine Solaranlage der Welt ist es wert, dass jemand zu Schaden kommt!

Bei der Sichtkontrolle sollte man das Augenmerk auf Undichtigkeiten bezüglich Regenwasser im Kollektor richten. Ist der Sonnenkollektor undicht, so steht meist Wasser an der Unterkante im Kollektorrahmen.

Bei Aufdachkollektoren sollte bei der Sichtkontrolle am Dach auch auf gebrochene Dachziegel geachtet werden. Zudem gehen bei diesen Kollektoren zwei Solarleitungen (Vor- und Rücklauf) vom Kollektor aus an und in das Dach. Häufig werden für diese Leitungen keine UV-beständigen Isolierungen verwendet. Diese sollten nun ersetzt werden.

Ist der Kollektor in das Dach integriert, empfiehlt es sich, besonderes Augenmerk auf verbogene Einblechung (z.B. durch Wind und Sturm) zu legen. Dies führt zu einer mangelhaften Dichtheit bei Regen und Sturm, und Regenwasser kann eindringen.

Ebenso sollten Schmutz und Laub, die sich um den Kollektor oder auf der Einblechung (bei Indachkollektoren) befinden, entfernt werden, damit das Wasser wieder ungehindert ablaufen kann. Verschmutzte Einblechungen führen oft zu Wasserrückstau und somit zu Undichtigkeiten des Dachs. Dies kann schwerwiegende Folgen haben.

Praxistipp

Ob die Kollektorscheibe verschmutzt ist, lässt sich meist ganz einfach mit der Hand herausfinden. Hier empfehle ich, über die Scheibe zu wischen. Ist die Oberfläche verschmutzt, werden Sie dies unmissverständlich bemerken. Gerade wenn Solaranlagen in der Nähe zum Kamin oder auf Stallungen montiert sind, kann dies durchaus vorkommen. Auch eine zu geringe Dachneigung (kleiner als 15°) kann sich hier negativ auswirken. Verschmutzte Kollektorscheiben können problemlos mit handelsüblichen Glasreinigern sauber gemacht werden.

Und noch etwas: Fallen Ihnen hier bei verschiedenen Kollektoren Unterschiede in der Temperatur der Glasoberfläche auf, so deutet eine zu heiße Scheibe auf eine schlechte Durchströmung des Kollektors hin. Das bedeutet, dass der heiße Kollektor schlechter als der andere arbeitet. Dies kann zum Beispiel an einem Luftproblem oder Quetschungen im Innenleben des Sonnenkollektors liegen.

Was ich noch erwähnen möchte: Sitzt ein normales Entlüftungsventil (wie man es von der Heizanlage kennt) an der Oberkante des Kollektors im Freien, so ist das häufig defekt bzw. nach jahrelangem Gebrauch durch das Frostschutzgemisch verklebt. Ich empfehle hier, das Entlüftungsventil zu tauschen, da die Anlage sich bei einer erneuten Solarkreis-Befüllung (bei der Wartung) mit Frostschutz sonst nicht mehr automatisch entlüftet. Auf ein geeignetes Entlüftungsventil für Solaranlagen ist hier unbedingt zu achten!

Nach abgeschlossener Funktions- bzw. Sichtkontrolle wollen wir uns nun der Solaranlage im Innenbereich des Gebäudes, meist im Keller, widmen.

Funktions- und Sichtkontrollen im Innenbereich

Frostschutz

Hier steht an erster Stelle die Überprüfung des Solarfrostschutzes. Meist wird hier ein Gemisch aus zwei Teilen Wasser und einem Teil Frostschutz (meist Polypropylenglykol) verwendet. Das genaue Mischungsverhältnis ist der Anleitung (Datenblatt) des Herstellers zu entnehmen, das Mischungsverhältnis befindet sich in der Regel auch außen am Kanister als Aufkleber.

Achtung

Sollten Sie den Frostschutz komplett oder auch nur teilweise austauschen, so ist unbedingt zu beachten, dass Sie den gleichen Frostschutz verwenden. Bei Vermischung fremder bzw. verschiedener Frostschutzbestandteile kann es zu einer chemischen Reaktion kommen, sodass die Anlage bzw. die Dichtungen im Solarkreis (auch Lötstellen) negativ beeinflusst bzw. gelöst werden. Soll heißen: Der alte Frostschutz muss komplett entfernt werden, wenn er durch einen chemisch anderen ersetzt werden soll. Eventuell ist die Anlage vorher mit Wasser zu spülen, um den alten Frostschutz komplett aus dem Rohrsystem zu bekommen.

Bei einem Frostschutztausch im Winter darf die Anlage niemals mit Wasser gespült werden, da es sonst während des Spülens zu Frostschäden, vor allem im Kollektor, kommen kann und dieser somit kaputtgeht.

Achtung

Bei Solaranlagen darf kein Kfz-Frostschutz verwendet werden. Dieser ist zwar günstiger, doch wird es damit über kurz oder lang zu Schäden durch Undichtigkeiten im Kollektor bzw. im Rohrsystem kommen. Kfz-Frostschutz „frisst“ gerne Lötstellen oder auch Kunststoffdichtungen an. Erst vor Kurzem habe ich eine Solaranlage begutachtet, bei der es im Kollektor zu Frostschäden gekommen ist, da diese mit Kfz-Frostschutz befüllt war.

Der Frostschutzgehalt wird mit einem Refraktometer gemessen. Hierbei gibt man einen Tropfen des Frostschutzgemischs auf das Messgerät unter eine Kunststoffabdeckung, schaut wie mit einen Fernrohr ins Licht und kann dann anhand einer Skala ablesen, wie hoch der Gehalt bzw. die Einfriertemperatur des Gemischs ist. Hierbei sollte eine Temperatur (Gehalt an Frostschutzanteilen) von ca. –23 °C durch das Mischungsverhältnis (Wasser/Frostschutz) angezeigt werden.

Wird der Frostschutz erneuert bzw. ergänzt, so stellt sich die Frage, mit welchem Druck die Anlage nun befüllt wird (abzulesen am Manometer). Neben der Herstellerangabe gilt hier als Faustregel: Gebäudehöhe in m mal 0,1 bar zuzüglich einem Mindestdruck von 1,6 bar.

Beispiel: Gebäudehöhe ist (angenommen) 8 m (gemessen als Höhe vom Ausdehnungsgefäß bis Oberkante des Kollektors), somit gilt 8 m mal 0,1 bar = 0,8 bar zuzüglich Mindestdruck 1,6 bar ergibt einen Anlagendruck von 2,4 bar. Dieser Druck wird jetzt am Manometer eingestellt.

Zur Befüllung der Anlage kann eine professionelle Befüllpumpe mit integriertem Frostschutzbehälter (siehe Foto), aber durchaus auch eine handelsübliche Bohrmaschinenpumpe verwendet werden. Auch große Anlagen mit einer Kollektorfläche von mehr als 50 m2 wurden schon ohne Probleme mit einer Bohrmaschinenpumpe befüllt.

Ausdehnungsgefäß

Als nächster Punkt bei der Wartung einer thermischen Solaranlage steht das Ausdehnungsgefäß (wird auch gerne als Membranausdehnungsgefäß bezeichnet) auf dem Plan.

Dieses stellt einen sehr wichtigen Teil der Anlage dar und befindet sich meist im Keller des Gebäudes. Es ist dafür zuständig, den Anlagendruck so weit wie möglich konstant zu halten – das heißt, egal ob im Sommer oder Winter oder ob sich die Anlage im Stillstand oder im Betrieb befindet: Der Anlagendruck sollte relativ konstant sein.

Eine mit Stickstoff gefüllte Membran ist das Herzstück eines Ausdehnungsgefäßes. Stickstoff deshalb, weil dessen Molekülstruktur größer ist als die des Sauerstoffs, was ein Ausdiffundieren der Membran verhindern bzw. verzögern soll.

Der Druck in dieser Membran wird als Fülldruck des Ausdehnungsgefäßes bezeichnet. Ausdehnungsgefäße werden bewusst immer mit zu viel Fülldruck geliefert, da ein Ablassen des Drucks einfacher ist als ein nachträgliches Befüllen.

Dies bedeutet aber auch, dass der Druck in der Membran entsprechend der Herstellerangaben richtig eingestellt werden muss – bei der Wartung genauso wie bei einer Neuanlage. Dies kann nur bei einem drucklosen Ausdehnungsgefäß erfolgen, d.h. das Ausdehnungsgefäß muss von der Anlage getrennt werden, um es testen zu können. Der Test kann mit einem Manometer geschehen, wie man es auch zur Druckkontrolle z.B. bei einem Fahrradreifen kennt.

Hier gilt: Der Befülldruck sollte bei kleinen Anlagen bis zu einer Kollektorfläche von 10 m2 ca. 0,3 bar über dem Anlagendruck liegen, bei mittleren Anlagen zwischen 10 und 20 m2 ca. 0,4 bar über dem Anlagendruck und bei größeren Anlagen ca. 0,5 bar über dem Anlagendruck. (Anmerkung des Autors: Hierbei handelt es sich jedoch um eine Faustregel und nicht um eine wissenschaftliche Berechnung, das möchte ich dem Leser dieses Artikels ersparen.)

Für die Größe des Ausdehnungsgefäßes möchte ich wiederum als Faustregel Folgendes anmerken. Hier gilt: Kollektorfläche mal 2 in l (Liter) bei üblichen Gebäudehöhen.

Die Kollektorfläche hat 6 m2, so ergibt sich hier eine Größe des Ausdehnungsgefäßes von 12 l. Sollte genau diese Größe im Handel nicht verfügbar sein, so wählt man ein nächstgrößeres Gefäß – hier vermutlich 15 l.

Praxistipp

Ein Ausdehnungsgefäß für eine Solaranlage ist ein anderes als für die Heizungsanlage! Solarausdehnungsgefäße haben eine robustere Membran, um höhere Temperaturen auszuhalten als bei Heizungsanlagen. Solarausdehnungsgefäße sind meist mit einem „S“ auf dem Typenschild gekennzeichnet.

Das Ausdehnungsgefäß muss mit Stickstoff nachgefüllt werden.

Speicher

Der Speicher einer Solaranlage kann sowohl ein Boiler (Brauchwasser) als auch ein Pufferspeicher sein. Auch eine Kombination aus beiden ist denkbar.

Natürlich ist die Dichtheit des Speichers von ausschlaggebender Bedeutung, bei kleinen Leckagen ist sie jedoch nicht so einfach zu kontrollieren. Falls der Speicher jedoch bereits seit Längerem undicht bzw. eine größere Leckage vorhanden ist, so wird man das unmissverständlich daran erkennen, dass am Boden des Heizungsraums Wasser sichtbar ist.

Dies stellt meist einen erheblichen Schaden dar. Undichtigkeiten können sowohl an den Anschlüssen am Speicher als auch am Speichermaterial selbst vorhanden sein. Aus meiner praktischen Erfahrung ist dies sehr selten der Fall, doch auszuschließen ist es leider nie.

Weitere Kontrollen am Brauchwasserspeicher sind mitunter die Sichtung der sogenannten Opferschutzanode. Sie verhindert bzw. mindert die chemische Oxidation des Speichermaterials mit dem sich im Speicher befindlichen Brauchwasser. Die Schutzanode ist von außen in den Speicher geschraubt und mit einer kleinen Kunststoffkappe versehen. Durch Aufdrehen dieser kann erkannt werden, ob sich der Anodenstab schon „aufgeopfert“ hat oder nicht. Tritt hier nach Lösen der Kappe Wasser aus, muss die Anode getauscht werden. Dazu muss das Wasser im Speicher abgelassen werden.

Im Speicher befindet sich zudem meist ein Wärmetauscher. Vor allem bei Brauchwasserspeichern kann hier eine Verkalkung eintreten. Je „härter“ das Wasser ist, umso größer wird die Gefahr der Verkalkung.

Wie man erkennen kann, ob der Wärmetauscher verkalkt ist, wurde bereits am Anfang dieses Beitrags beschrieben. Ist am Vor- und Rücklaufthermometer (bei kaltem Speicher) nur ein sehr geringer Temperaturunterschied an der Solarstation zu erkennen, deutet dies auf einen verkalkten Wärmetauscher hin. Es muss dann der Speicher geöffnet werden, um den Wärmetauscher entkalken zu können.

Pufferspeicher sind sehr wartungsarm. In ihnen befindet sich meist nur Heizungswasser. Trotzdem muss bei der Wartung natürlich auf ihre Dichtheit geachtet werden.

Es sollte nicht vergessen werden, einen Blick auf die Isolierung der Speicher zu werfen. So können Sie feststellen, ob sich diese gelöst hat oder von unten her feucht ist (aufsteigende Feuchtigkeit).

Praxistipp

Die Wärmeverluste betragen üblicherweise ca. 1 bis 3 °C, mehr sollte der Speicher über Nacht nicht abkühlen, wenn keine Energie zum Heizen oder Duschen gebraucht wird.

Auch ein verhältnismäßig warmer Heizraum deutet auf entsprechende Wärmeverluste der Anlagentechnik hin.

Der Rohrisolierung kommt sowohl bei Heizungs- als auch bei Solaranlagen eine große Bedeutung zu.
Bei ihrer Wartung muss darauf geachtet werden, dass die Rohrisolierung nicht beschädigt ist oder – noch schlimmer – sich nicht bereits von den Rohren der Solaranlage gelöst hat.

Häufig kommt es vor, dass sich Klebestellen, die die Befestigung der Isolierung am Rohr gewährleisten, gelöst haben. In diesem Fall muss nachgebessert werden.

Praxistipp

Als Faustregel der Isolierstärke gilt: Rohrdurchmesser ist gleich Wandstärke der Rohrisolierung.

 

→ Lesen Sie mehr zu regenerativen Energiequellen in „Elektrosicherheit in der Praxis“.

Autor: Robert Jahrstorfer