Maßnahmen zum Schutz vor Kavitation bei Solarstationen

Gütezeichen RAL-GZ 966 verweist auf neue Qualitätsanforderungen

Im Kollektorkreislauf einer solarthermischen Anlage ist die Lebenserwartung einzelner Komponenten ohne einen wirksamen Schutz begrenzt:

Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH) Alexander Braun, Geschäftsführer
Im Kollektorkreislauf einer solarthermischen Anlage ist die Lebenserwartung einzelner Komponenten ohne einen wirksamen Schutz begrenzt: Die Umwälzpumpe kann durch Kavitation beschädigt werden und das Solarkreis- Ausdehnungsgefäß beim Stillstand der Anlage dem dampfförmigen Solarfluid ausgesetzt werden. Um einen wirksamen Schutz von Pumpe und Ausdehnungsgefäß zu erreichen, hat z. B. der Anbieter Taconova bei der Solarstation Tacosol den Anschluss für das Ausdehnungsgefäß saugseitig vor der Pumpe angeordnet. Der so erzielte Kavitationsschutz wird auch in den Prüfbestimmungen des Gütezeichens Solarenergieanlagen RAL-GZ 966 gefordert, in denen Qualitätsanforderungen für Komponenten solarthermischer Anlagen definiert sind.

Die wesentlichen Funktionen einer Solarstation sind Pumpen, Regulieren und Entlüften. Das Ausdehnungsgefäß der Solarstation in Abb.1 wird darüber hinaus vor Dampf und die Umwälzpumpe vor Kavitation geschützt. Neben den verwendeten Bauteilen und Werkstoffen ist hierbei auch die Anordnung von Anschlüssen mit entscheidend: Ein wesentliches Konstruktionsmerkmal ist, dass der Anschluss für das Solarkreis-Ausdehnungsgefäß saugseitig vor der Pumpe angeordnet ist. Dies ist in der Heizungsinstallation zwar gängige Praxis, scheint in der Solartechnik jedoch noch nicht selbstverständlich zu sein. Dabei verdient dieses Detail durchaus Beachtung.

ENTSCHEIDEND IST DER ANSCHLUSS FÜR DAS AUSDEHNUNGSGEFÄSS
Der saugseitig angeordnete Anschluss für das Membranausdehnungsgefäß beeinflusst sowohl die Druckverhältnisse unmittelbar vor und nach der Umwälzpumpe als auch die Ausbreitung von Dampf im System. Maßnahmen zum Schutz vor Kavitation bei Solarstationen Gütezeichen RAL-GZ 966 verweist auf neue Qualitätsanforderungen

Im Kollektorkreislauf einer solarthermischen Anlage ist die Lebenserwartung einzelner Komponenten ohne einen wirksamen Schutz begrenzt: Die Umwälzpumpe kann durch Kavitation beschädigt werden und das Solarkreis- Ausdehnungsgefäß beim Stillstand der Anlage dem dampfförmigen Solarfluid ausgesetzt werden. Um einen wirksamen Schutz von Pumpe und Ausdehnungsgefäß zu erreichen, hat z. B. der Anbieter Taconova bei der Solarstation Tacosol den Anschluss für das Ausdehnungsgefäß saugseitig vor der Pumpe angeordnet. Der so erzielte Kavitationsschutz wird auch in den Prüfbestimmungen des Gütezeichens Solarenergieanlagen RAL-GZ 966 gefordert, in denen Qualitätsanforderungen für Komponenten solarthermischer Anlagen definiert sind. Dadurch wird verhindert, dass vor der Pumpe ein negativer Arbeitsdruck (Unterdruck) entstehen kann, der an dieser Stelle zu Kavitation führen würde. Der Unterschied der jeweils herrschenden Druckverhältnisse beim Anschluss für das Solarkreis- Ausdehnungsgefäß vor oder nach der Pumpe wird aus der Pumpendruckverteilung deutlich, die den jeweiligen Verlauf der Betriebsdrucklinie gegenüber dem Ruhedruck darstellen, Abb.3a und 3b. Wird das Ausdehnungsgefäß saugseitig vor der Umwälzpumpe angeschlossen, steht dem Überdruck auf der Druckseite ein minimaler Unterdruck auf der Saugseite gegenüber. Beim druckseitigen Ausdehnungsgefäß- Anschluss (ADG-Anschluss) entsteht jedoch auch noch ein ungünstiges Druckverhältnis zwischen Druck- und Saugseite. Durch die starke Unterdruckbildung sinkt die Siedetemperatur, so dass das Solarfluid verdampft.

Da in Solarkreisläufen zudem planmäßig hohe Temperaturen herrschen, kann durch Desorption mit überlagerter Dampfphase ein erhebliches Gasvolumen entstehen, das an der Pumpe Kavitationsschäden verursacht. Die Vermeidung der Unterdruckbildung verhindert zusätzlich, dass z. B. über Verschraubungsverbindungen Luft in das System eindringen kann. Das Ausdehnungsgefäß hat im Solarkreislauf nicht nur die Volumenausdehnun der Flüssigkeitsmenge auszugleichen. Bei einem eventuellen Stillstand der Solaranlage muss auch das Dampfvolumen mit aufgenommen werden, das aus den Kollektoren in die Rohrleitungen gedrängt wird. Der Anlagenstillstand tritt dann ein, wenn der Solarspeicher geladen ist, jedoch keine Wärme entnommen wird.

Schreibe einen Kommentar