Was ist eine Solarpumpe?

Wir reden hier regelmäßig über die Technologie, die hinter Solarthermie steckt und erklären, welche Komponenten zu einer Solarthermie-Anlage gehören und wie sie funktionieren: sowohl für sich betrachtet als auch im technischen Zusammenspiel. Heute habe ich mir die Solarpumpe vorgenommen.

Solarpumpe: Umwälzpumpe im Solarheizkreis

Keine moderne Heizung kommt ohne eine Umwälzpumpe aus. Die wälzt (pumpt) das heiße Heizungswasser vom  Wärmeerzeuger durch die Heizungsrohre hin zu den Heizkörpern, wo es abkühlt, und wieder zurück: immer im Kreis, daher auch die technische Vokabel: Heizkreis. Heizungssysteme, in die eine Solarthermie-Anlage eingebunden ist, haben neben dem eben beschriebenen Heizkreis einen weiteren: den Solarkreis. Darin kreist das Wärmeüberträgermedium, zum Beispiel ein Wasser-Glykol-Mix oder pures Wasser, das die im Kollektorfeld erzeugte Wärme zu einem Pufferspeicher transportiert. Für das Kreisen des auch Solarflüssigkeit genannten Mediums im Solarkreis ist die Solarkreispumpe zuständig. Sie wird auch Solarpumpe oder Solarumwälzpumpe genannt. Gesteuert vom Solarregler springt die Solarpumpe im Solarkreis immer dann an, wenn ein zuvor festgelegter Temperaturunterschied zwischen Kollektor und Wärmespeicher erreicht wird. Der Solarregler sendet Impulse, mit welchem Volumenstrom das Wärmeträgerfluid umgewälzt werden muss.

Vergleich: hocheffiziente Solarpumpe vs. Heizungspumpe

Eine Umwälzpumpe verbraucht Strom. Im Vergleich mit einer herkömmlichen Heizungspumpe punktet die Solarpumpe insbesondere mit ihrer höheren Effizienz. Effizienz steht hier für geringen Energieverbrauch. Soll heißen: Die Solarpumpe verbraucht spürbar weniger Strom als ihre Kolleginnen aus dem Heizungsbau. Der geringere Stromverbrauch senkt die Betriebskosten und damit die Heizkosten. Als Richtwert gilt hier ein Verbrauchsanteil von fünf Prozent der mit der Anlage gewonnen Solarenergie – umgerechnet auf den Ertrag an Primärenergie. Die folgenden Aspekte  verschlechtern den Wirkungsgrad einer Solarpumpe:

  • Solarpumpe wird hydraulisch gedrosselt
  • Solarpumpe ist falsch dimensioniert und pumpt in einem suboptimalen Betriebsbereich
  • Solarpumpe hat einen Asynchronmotor mit zu großem Energieverbrauch

Moderne, auf höchste Effizienz getrimmte Solarpumpen arbeiten heute mitunter schon  mit permanent erregten EC-Motoren. Damit lässt sich der Energieverbrauch um bis zu 80 Prozent  mindern.

Derart effiziente Solarpumpen nennt man auch Hocheffizienzpumpen. Hocheffizienzpumpen sind inzwischen europaweit vorgeschriebener Standard in Solaranlagen. Gut zu wissen: Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAfA) belohnt den Einsatz einer Hocheffizienzpumpe mit einem Extra-Fördergeld (sogenannter Effizienzbonus) in Höhe von 50 Euro.

Außerdem bewegen Umwälzpumpen in herkömmlichen Heizkreisen stündlich deutlich größere Mengen (in etwa das Zehnfache) an Flüssigkeiten als Solarpumpen in Solarheizkreisen, so dass sie auch vom Wärmeerzeuger weit entfernte Heizkörper, Radiatoren und Flächenheizkörper mit genügend heißem Heizwasser beschicken können.

Solarpumpe: technische Auslegung (Dimensionierung)

Wer eine neue Solarpumpe kaufen möchte, sollte darauf achten, dass diese sich flexibel regeln lässt. Wichtig: Solarpumpen gibt’s in unterschiedlichen Leistungsklassen. Welche Leistungsklasse im konkreten Fall passt, das hängt von der Auslegung eurer Solarthermie-Anlage ab, wobei beim Berechnen und Auslegen der Heizungsanlage mit Solarthermie unbedingt auf die Druckverhältnisse zu achten ist. Dazu muss man wissen, dass die Rohrleitungen in der Solartechnik deutlich dünner sind als in herkömmlichen Heizkreisen, wohlbemerkt: bei gleichzeitig hohen Förderhöhen, wobei die der Weg vom Solardach zum Heizungskeller wesentlich länger ist. Infolgedessen braucht die Solarpumpe für einen einwandfreien Betrieb grundsätzlich einen höheren Druck als ihn Umwälzpumpen im Sanitär- und Heizungsbereich nötig haben.

Solarpumpe: technische Anforderungen auf einen Blick

Die folgende Liste zeigt Anforderungen auf, denen eine moderne Solarpumpe gerecht werden sollte:

  • Korrosionsbeständigkeit: Bei Solarthermie-Anlagen, in denen als Wärmeträgerflüssigkeit Wasser mit einem hohen Anteil am Frostschutzmittel Glykol zirkuliert, ist auf die entsprechende Beständigkeit der einzelnen Pumpenbauteile zu achten.
  • Temperaturbeständigkeit: Da die Wärmeträgerflüssigkeit Temperaturen von über 110 Grad Celsius erreichen kann, müssen die Solarpumpenbauteile entsprechend temperaturbeständig sein. .
  • Regelbarkeit: Der Volumenstrom sollte gemäß der Strategie „matched flow“ gemäß dem tatsächlichen Wärmebedarf regelbar sein. Ändert man die Drehzahl der Solarpumpe, lässt sich so der Volumenstrom beeinflussen.
  • Energieeffizienz: Die Solarpumpe sollte einen guten Wirkungsgrad haben. Ein niedriger Energieverbrauch weist auf eine Hocheffizienzpumpe hin.
  • Wartungsfreundlichkeit: Weil der Ausbau der Solarpumpe sehr aufwendig ist – immerhin müsste der Solarkreis dafür komplett geleert werden – sollte die Pumpe möglichst wartungsfrei sein.
  • Geräuscharmut: Eine laute Solarpumpe kann schnell zur Ursache einer störenden Geräuschkulisse werden.
  • Kommunikationsfähigkeit:Die Solarpumpe sollte „kommunikativ“ sein (Stichwort: bidirektionale Solarpumpe – dazu ein andermal mehr), das heißt: Sie sollte über eine Schnittstelle zu einer weiteren Steuerung verfügen beziehungsweise sollte sie sich an die Gebäudeleittechnik anschließen lassen.
  • Gleichstrommotor: Eine Solarpumpe mit einem 24-V-Gleichstrommotor lässt sich auch unabhängig vom Stromnetz betreiben, zum Beispiel mit Hilfe einer Photovoltaikanlage.

Das Schema zeigt das Innenleben einer Solarstation aus dem Hause Paradigma, in die die Hocheffizienzpumpe (Solarpumpe) integriert ist. Grafik: Paradigma

Solarpumpe: Typen nach Bauweise

Solarpumpen unterscheidet man nach ihrer Bauweise in:

  • Nassläuferpumpen
  • und Verdrängerpumpen.

Eine sogenannte Nassläuferpumpe ist eine Kreiselpumpe, die sich entweder in den Vorlauf oder in den Rücklauf einbauen lässt. Ihr Laufrad bewirkt eine radiale Beschleunigung der durch sie hindurch strömenden Wärmeträgerflüssigkeit. Bei einer Verdrängerpumpe geschieht die Energieübertragung auf das Fluid hydrostatisch. Dabei verkleinert ein Verdränger einen mit Fluid gefüllten Arbeitsraum und befördert das Fluid somit in die Rohrleitung – der Verdränger „drängt“ das Fluid. Beim Vergrößern des Arbeitsraums wird dieser wieder mit Fluid aus der Rohrleitung gefüllt.

In vielen Solarkreisen sitzt eine Nassläuferpumpe. Verdrängerpumpen kommen meist dort zum Einsatz, wo ein hoher Pumpendruck gefragt ist.

Moderne Solarpumpen sind heutzutage hydraulisch optimiert und zum Teil drehzahlgeregelt –  ähnlich wie Umwälzpumpen im herkömmlichen Heizungskreislauf. Oft sitzen sie in der Solarstation (siehe Grafik). Dann verbrauchen sie deutlich weniger Strom und lassen sich sogar in die Wärmemengenmessung integrieren.

Foto (Titel): Mella / photocase, Grafik: Paradigma

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  • Was ist eine bidirektionale Solarpumpe?
  • Strategien gegen Stagnation Stoppschild
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  • Was ist eigentlich das Eimerprinzip?

  • High Flow und Low Flow Solaranlagen – was ist das?
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3 Kommentare zu “Was ist eine Solarpumpe?”

  1. Reinhard Pantke

    Na dann schreibt doch wie die Pumpen heißen.
    Mein Heizungsagent hat davon sicher sicher soviel Ahnung wie Paradigma, denn meine Paradigma Anlage hat eine ” Grundfos Ups 25-60 180 ” , eine Heizungspumpe!
    Vermulich der Grund daß sie alle 4 Jahre verreckt.
    Das macht sich gut beim Solargewinn.
    Also:
    Ich bitte um einen Pumpenvorschlag

  2. Michael Wenger

    Hallo Herr Pantke,
    um eine Pumpen-Empfehlung aussprechen zu können müsste man schon weitere Parameter Ihrer Anlage kennen (Kollektorfläche, Förderhöhe, Leitungsdurchmesser, etc.). Die hier in der Solarstation gezeigt ist dürfte eine Hocheffizienz-Solarpumpe, UPM3 SOLAR 15-105 130, auch von Grundfos, sein.

  3. Reinhard Pantke

    Na das ist ja Spitze.
    Endlich mal eine Antwort von Paradigma mit der man was anfangen könnte-wenn das Suchergebnis bei Grundfos etwas anzeigen würde,
    aber wie ich schon viel früher an Paradigma schrieb sind Ihre Kompetenzen für mich
    im Schokoladenbereich unbestritten.
    Also lassen wir es dabei.

    PS Der bei mir im Hause bei der Installation auch mal vor Ort befindliche Mitarbeiter der Fa. Paradigma war wahrscheinlich ein eingeschlichener Schutzsuchender im Auftrag von Tengelmann oder so.

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