Solarthermie-Anlage: Was ist eine solare Rücklaufanhebung?

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Im Zusammenhang mit dem Solarheizkreis und seinem Vor- und Rücklauf fällt immer wieder der Begriff solare Rücklaufanhebung. Ich erkläre hier, was das ist, wie sie funktioniert und was sie bewirkt.

Allgemeine Erklärung der Rücklaufanhebung

Der Terminus technicus stammt aus der Heiztechnik: In Heizungsanlagen, die flüssigkeitsgeführt sind, in denen also eine Flüssigkeit wie Heizwasser als Wärmeüberträger die Runde macht, soll eine Rücklaufanhebung dafür sorgen, dass die im Wärmeerzeuger gewünschte Mindesttemperatur schnell erreicht beziehungsweise auf dem gewünschten Niveau gehalten wird.

Vor- und Rücklauf im typischen Heizkreis

Wer die Rücklaufanhebung verstehen will, muss zunächst das Prinzip von Vor- und Rücklauf verstehen. Der sogenannte Vorlauf ist der „Laufabschnitt“, den der vom Wärmeerzeuger im Heizkreis erhitzte Wärmeüberträger, also das Heizwasser, vom Wärmeerzeuger bis zu den Wärmeverteilern, also den Heizkörpern & Co. zurücklegt. Gegebenenfalls ist auf dem Weg noch eine Zwischenstation, der Wärmespeicher, eingeschaltet. Der Vorlauf ist demnach nur ein Teilabschnitt des gesamten Heizkreises. In Schemata von Heizkreisen ist er in der Regel rot eingezeichnet, da der Wärmeüberträger eine vergleichsweise hohe Temperatur hat: die Vorlauftemperatur. Zum Vorlauf gibt es einen Gegenlauf: den Rücklauf. Das ist der Weg, den das Heizwasser vom Heizkörper zurück zum Wärmeerzeuger nimmt. In schematischen Grafiken ist der Rücklauf meist blau eingezeichnet, weil das rücklaufende Heizwasser deutlich kühler als der Vorlauf ist – es hat schließlich seine Wärme über die Heizkörper an die Räume abgegeben.

Um optimal zu heizen, kommt es unter anderem auch auf ein gutes Temperaturverhältnis zwischen Vor- und Rücklauf an. Und da kommt der zu erklärende Begriff Rücklaufanhebung ins Spiel: Mit Hilfe der Rücklaufanhebung sollen zu niedrige Rücklauftemperaturen vermieden werden. Außerdem soll die Anlage dank ihr mit optimaler Betriebstemperatur laufen, ohne zu große Temperaturdifferenzen. Um beiden Aufgaben gerecht zu werden, mischt man einen Teil des heißen Vorlaufs mit  dem kälteren Rücklauf. Man hebt also mit der höheren Vorlauftemperatur die Temperatur des Rücklaufs an – und das wird dann Rücklaufanhebung genannt. Technisch gelingt die Rücklaufanhebung mit einem sogenannten Mischventil, zum Beispiel mit einem Mischautomaten oder einem Mischer (manuell oder fest).

Was die Rücklaufanhebung bringt

Ein Heizkreis ist ein hydraulisches System mit spezifischen Druck- und Temperaturverhältnissen. Darin besteht naturgemäß die Gefahr, dass sich Wasserdampf aus den heißen Abgasen bildet  und bei Temperaturwechsel an kühlen Bauteilen wie dem Wärmetauscher kondensiert (je nach Brennstoff bei unterschiedlicher Temperatur: der Rauchgastaupunkt von Heizöl liegt bei 47 Grad Celsius, bei Heizgas bei 55 Grad Celsius). Außerdem können bei bestimmten Bauteilen wegen der hohen Temperaturdifferenzen Spannungen auftreten, die zu Spannungsrissen führen. Diese als negativ zu bewertenden Nebenwirkungen und daraus resultierenden Gefahren  werden dank der Rücklaufanhebung gemindert. Die Rücklaufanhebung verringert auch die Wahrscheinlichkeit, dass Kessel-Bauteile korrodieren (Stichworte: Lochfraß und saures Kondensat). In einer Pelletheizungsanlage wirkt die Rücklaufanhebung zudem der sogenannten Verteerung und dem Entstehen sogenannten Glasrußes entgegen. Ein Anheben des Rücklaufs bringt der Heizungsanlage demnach längere Betriebsbereitschaft und erhöht deren Effizienz. Moderne Heizgeräte mit integrierter Lösung zur Rücklaufanhebung sind ab Werk gut vor Korrosion geschützt. Ältere hingegen brauchen eine externe Rücklaufanhebung.

Erklärung der solaren Rücklaufanhebung – teilsolares Heizen

Die folgende Grafik zeigt das hydraulische Schema der Rücklaufanhebung bei einer Solarthermie-Anlage: Dabei handelt es sich um das AquaPaket CPC mit TITAN 1 Kombispeicher von Paradigma. Das Komplettpaket wurde laut Hersteller eigens zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung geschnürt, wobei letzteres in Form einer Rücklaufanhebung realisiert wird. Das „teilsolare Heizen” per Rücklaufanhebung biete mit etwa 60 Litern Bereitschaftsvolumen für die Brauchwassererwärmung demnach einen ansehnlich großen, nach dem Prinzip Tank-in-Tank integrierten Puffer. So gelinge eine simple hydraulische Einbindung der thermischen Solaranlage in einen gemischten Heizkreis mit Solarregler. Alternativ ließe sich das teilsolare Heizen nach dem Pufferprinzip realisieren. Das kommt bei Heizungsanlagen mit höheren Auslegungstemperaturen (wie bei Brennwertgeräten üblich) vorteilhaft zur Anwendung.

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Teilsolares Heizen: Die Solarwärme (solarer Vorlauf) hebt die Temperatur des Heizungsrücklaufs an und erhöht so das Temperaturniveau in der Anlage. Grafik: Paradigma

Hinter der solaren Rücklaufanhebung zur Heizungsunterstützung steckt die Idee, dass der kältere Rücklauf des Heizkreises über den unteren, ebenfalls kälteren Bereich des Pufferspeichers geführt wird. Man hebt die Temperatur des Wassers im unteren Teil des Pufferspeichers gegebenenfalls mit Solarwärme an, sprich: der Vorlauf wird vorgewärmt. Das heißt: Man nutzt die im Speicher vorhandene Solarwärme, ohne dass ein spezieller Pufferbereich vom Heizkessel stets auf Temperatur gehalten werden muss. Damit wird der Kessel entlastet und  man spart zugleich Brennstoff und zugehörige Kosten ein. Das solare Pufferprinzip verspricht höhere Solarerträge und System-Wirkungsgrade.

solare rücklaufanhebung puffersystem

Schema der solaren Rücklaufanhebung im Detail (nicht-relevante Leitungen sind verblasst dargestellt). Grafik: Paradigma

Eine feine Erklärung dieses Rücklaufanhebungs-Prinzips habe ich in einem Forum gefunden: Ein Temperaturfühler registriere laut der Erklärung des solaren Rücklaufprinzips von Forumsteilnehmer Dieter Lange die Temperatur im Rücklauf des Heizkreises. Die Solarregelung vergleiche diese Temperatur mit der Pufferspeichertemperatur in der ungefähren geometrischen Speichermitte. Im Rücklauf des Heizkreises sei ein Dreiwegeventil eingebaut, das im stromlosen Zustand den Heizungsrücklauf direkt auf den Heizkesselrücklauf führe. Wenn die Bedingung erfüllt sei, dass die Pufferspeichertemperatur um Delta T größer als die Rücklauftemperatur sei, steuere die Solarregelung das Dreiwegeventil an. Der Heizkreisrücklauf werde dann unten in den Pufferspeicher geleitet. Von der ungefähren Pufferspeichermitte führe man dem Heizkesselrücklauf daraufhin aus einem Anschluss das wärmere Pufferspeicherwasser zu. Da Heizungsregelungen in Abhängigkeit von Außentemperaturen, Uhrzeit und Betriebstemperaturen reagierten, bleibe der Brenner der Heizung aus, solange aus dem Pufferspeicher solar erwärmtes Wasser in den Heizungsrücklauf eingespeist werden könne, das wärmer als das Wasser im Heizungsrücklauf sei.

Foto: flobox / photocase

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