Solarleitungen: Alles Wissenswerte zur Solarverrohrung und ihre Dämmung

solarleitungen

Ist von einer Solarthermie-Anlage die Rede, dann sprechen die meisten zuerst über Komponenten wie Kollektoren oder Wärmespeicher. Deren spezifische Geräte-Leistung kennt der Betreiber aus dem Effeff. Doch was ist mit den Solarleitungen? Die verbinden die Kollektoren mit dem Speicher – und spielen somit eine große Rolle im Solarheizkreis und für die Leistung der Anlage überhaupt. Was ihr über die Solarverrohrung und ihre Dämmung wissen solltet, beschreibe ich hier.

Wie geschrieben, die Solarverrohrung ist die verbindende Komponente der Solarthermie-Anlage, die aus den einzelnen Komponenten einen funktionierenden Solarheizkreis, kurz auch Solarkreis genannt, macht. In den Solarleitungen strömt die Solarflüssigkeit, die die vom Solarthermie-Kollektor erzeugte Wärme zum Wärmespeicher bringt. Der Wärmetransport ist in der Regel von einer Temperaturdifferenz abhängig, die zwischen dem Kollektorvorlauf und dem Speicherwasser im unteren Bereich des Wärmespeichers herrscht. Stellt sich der im Solarregler eingestellte Temperaturunterschied ein, springt die Solarpumpe an und wälzt die Solarflüssigkeit im Solarkreis um.

Aufbau und Beschaffenheit der Solarleitungen

Gängige Werkstoffe

Lange war Kupfer (Kupferinstallationsrohre gemäß der europäischen Norm DIN EN 1057 in Form nahtloser Rundrohre mit Außendurchmessern zwischen 6 und 267 Millimetern) der Werkstoff, aus dem die meisten Solarleitungen für kleinere Solarthermie-Anlagen gefertigt wurden. Doch Kupfer ist ein teurer Rohstoff: Eine Tonne davon kostet derzeit immerhin um die 5.800 Euro. Daher setzt sich Edelstahlwellrohr immer stärker als Solarrohr durch. Unverzinkter Stahl (Warmband) kostet derzeit etwa ein Zehntel des genannten Kupferpreises. Künftig, so sagen Branchenkenner, könnte auch Aluminium eine stärkere Rolle als Rohstoff für Solarleitungen spielen  – vorausgesetzt, ein hinreichender Schutz vor Korrosion (Rostschutz) wird realisiert, zum Beispiel mit Hilfe von geeigneten Hemmstoffen (sogenannte Inhibitoren).

Verbindungsmöglichkeiten der Solarleitungen

Solarleitungen gibt es in verschiedenen Längen. Die einzelnen Rohre werden je nach werkstofflicher Beschaffenheit unterschiedlich verbunden:

  • Kupferrohre presst, klemmt oder lötet man zusammen.
  • Edelstahlwellrohr verschraubt man mit flach- oder metallisch dichtenden Klemmringen.

In solarthermischen Großanlagen sind die Solarleitungsrohre gemäß der Norm DIN 2448 auch aus Stahl, der verschweißt wird. Alternativ kommen sogenannte Pressfittinge zum Einsatz.

Eher selten ist, dass Werkstoffverbunde wie Kunststoff-Aluminium als Solarrohr benutzt werden. Grundlegendes spricht gegen Kunststoff als Solarleitungsrohr: Den im Solarkreis herrschenden Temperatur- und Druckverhältnissen bietet Kunststoff allein nicht genug Widerstand. Auch innen mit Zink beschichtete Stahlrohre (sogenannte innen verzinkte Stahlrohre) sind, zumindest in Verbindung mit einer Frostschutzmittel-Wasser-Mischung als Solarflüssigkeit, ungeeignet, da das Zink chemisch mit dem Propylenglykol darin reagieren würde.

Dimensionierung der Solarverrohrung

Grundsätzlich gilt: Ein Kollektorkreis sollte so dimensioniert werden, dass die Verbindungsleitung zwischen Kollektor und Speicher möglichst kurz ist. Damit minimiert man

  • zum einen die Wärmeverluste an die Umgebung
  • und zum anderen den Einsatz an Hilfsenergie (Pumpenstrom), der zur Überwindung der Druckverluste aufgebracht werden muss.

Ebenso wichtig ist eine ausreichende Entlüftung der Solarverrohrung. Die Entlüftung ist auch der Grund, warum Solarleitungen möglichst mit Gefälle zu verlegen sind.

Separate Verlegung vs. Kompaktrohrleitungssysteme

Solarleitungen werden klassischerweise aus separaten Bestandteilen aufgebaut, darunter das Rohr, die Wärmedämmung und das Sensorkabel. Mittlerweile ist es jedoch Standard, sogenannte Kompaktrohrleitungen von der Rolle zu nutzen, um den Vor- und Rücklauf des Solarkreises zu realisieren. Der Vorteil der kompakten Lösung: Die Solarrohrsysteme aus weichem Kupferrohr oder Edelstahlwellrohr sind einfach zu verlegen – auch in einem freien Schornsteinzug oder in einem extra Regenfallrohr an der Hausfassade.

Für die Beständigkeit gegenüber UV-Licht sorgt man bei Solarleitungen, die im Außenbereich verlegt werden, meist mit einer extra Ummantelung aus PVC (Polyvenylchlorid) oder PE (Polyethylen). Um die Dämmung besonders reißfest zu machen, bekommt sie häufig eine netzartige Ummantelung dazu. Bei Großanlagen schützt man die Solarleitungen auch mit einem Blechmantel aus Aluminium.

Dämmung der Solarleitungen

Wegen des bereits angesprochenen Wärmeverlustes über die Solarverrohrung muss diese vorschriftsgemäß gedämmt werden. Die Energieeinsparverordnung (EnEV) legt zwar in ihren „Anforderungen an die Wärmedämmung von Rohrleitungen und Armaturen“ explizit keine Details für Solarleitungen fest, aber die zuständige Projektgruppe EnEV erklärte Presseberichten zufolge, dass Solarleitungen ebenso wie Heizungsverteilleitungen mit 100 Prozent der in der Energieeinsparverordnung  festgelegten Dämmstärke isoliert werden müssten.

Für Solarrohrleitungen mit einem Durchmesser von 22 Millimetern ergibt sich demnach bei einer Kautschuk-Dämmung mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,04 Watt pro Meter und Kelvin (W/mK) eine Dämmdicke von 26 Millimetern. Weitere Details dazu findet ihr in der Anlage 5 der EnEV 2014.

Welche Auswirkung eine mangelhaft gedämmte Solarverrohrung hat, insbesondere auf die nutzbare Wärmemenge, hat das Portal energiezukunft.eu hier genannt: „Wer eine Solarthermie-Anlage nachlässig dämmt, verschenkt bei einer gewöhnlichen Brauchwasser-Solaranlage mit vier bis fünf Quadratmetern Kollektorfläche die Wärme aus 0,4 Quadratmetern Sonnenkollektoren“.

Wichtig für Anlagenbetreiber: Weil die Energieeinsparverordnung geltendes Gesetz ist, bedeutet eine  fehlende Wärmedämmung der Solarleitungen einen Anlagenmangel. Das heißt, dass Installationsbetriebe ihren Kunden gegenüber in der Pflicht stehen, diesen Mangel gegebenenfalls zu beseitigen. Andernfalls könnten sogar Bußgelder fällig werden.

Das Dämmmaterial für Solarleitungen im Außenbereich muss grundsätzlich

  • witterungsfest
  • fraßfest (Vogel- und Nagerfraß)
  • und UV-lichtbeständig

sein. Es darf keine Feuchtigkeit aufnehmen und muss kurzzeitig dazu fähig sein, hohe Temperaturen bis 180 Grad Celsius ohne Schaden zu nehmen auszuhalten, und langfristig 150 Grad Celsius im Bereich der Kollektoren unbeschadet wegzustecken.

Die derzeit für Solarleitungen marktüblichen Dämmmaterialien sind im Wesentlichen aus

  • EPDM (geschäumter Ethylen-Propylen-Dien-(Monomer)-Kautschuk, also ein gummielastischer Werkstoff nach EN 13956)
  • Vlies
  • Steinwolle
  • und PU (Polyurethan)

gemacht: Kommt Mineralwolle zum Einsatz, braucht sie extra Schutz gegen Feuchtigkeit und Nässe – andernfalls würde ihre Dämmwirkung sinken.

Zum Weiterlesen:

Das Deutsche Kupferinstitut hat hier eine Broschüre als PDF hinterlegt, die „Die fachgerechte Installation von thermischen Solaranlagen“ mit Verwendung von Kupferrohren sehr ausführlich beschreibt.

Foto: Mcdeekey

Darf’s ein bisschen mehr sein? Passend zum Thema:

  • Was sind die Komponenten einer Solarthermie-Anlage?

  • Welche Solarthermie-Anlagen unterscheidet man?

  • Was ist eine Solarpumpe?

  • Heiße Typen im Vergleich: Kollektortypen – Grundlagenwissen für Einsteiger
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