Solarfluid und Solarkreis: Hitze zerstört die Solarflüssigkeit, nicht der Frost

Die Solarflüssigkeit Ihrer Anlage scheitert in Deutschland praktisch nie an einer kalten Nacht, sondern an heißen Sommertagen mit vollem Speicher. Lassen Sie sie deshalb nach der thermischen Belastung prüfen, nicht nach dem Kalender. Die Richtwerte:

Prüfpunkt	Richtwert	Quelle
Temperaturbeständigkeit Propylen- und Ethylenglykol	bis rund 170 °C	Swissolar
Sonderfluide auf Basis höher siedender Glykole	bis rund 200 °C, kurzzeitig 270 °C	Swissolar
Mindestanteil für Korrosionsschutz	25 % Propylenglykol oder 20 % Ethylenglykol	Swissolar
Anteil für Standorte unter 800 m Höhe	35 % Propylenglykol oder 30 % Ethylenglykol	Swissolar
pH-Wert im Neuzustand	8 bis 9	Swissolar
Kontrolle bei Stagnation unter 160 °C	alle 3 bis 5 Jahre	Swissolar
Flachkollektoren über 160 °C, Röhren unter 260 °C, Sonderfluide, Drain-Back	alle 2 Jahre	Swissolar
Röhrenkollektoren über 260 °C Stagnation	jährlich	Swissolar

Maßgeblich für Ihre Anlage ist das Datenblatt des eingefüllten Produkts. Für TYFOCOR L etwa schreibt der Hersteller in Solaranlagen 40 bis 75 Volumenprozent vor, also mehr als der allgemeine Richtwert. Wurde mit Wasser verdünnt oder ein anderes Produkt nachgefüllt, kann der Schutz unter die Herstellergrenze fallen.

Warum Hitze das Fluid zerstört

Oberhalb von rund 170 Grad beginnt die thermische Zersetzung: Es entstehen organische Säuren, der pH-Wert sinkt, und die Inhibitoren, die Kupfer und Stahl vor Korrosion schützen, verlieren ihre Wirkung. Ein Flachkollektor liegt im Stillstand regelmäßig darüber, ein Vakuumröhrenkollektor kann nach Swissolar über 300 Grad erreichen. Für Röhrenanlagen mit Stagnationstemperaturen über 250 Grad hält Swissolar eine Strategie gegen Stagnation für Pflicht, etwa Wärmeabfuhr über eine Erdsonde oder einen Lufterhitzer. Welche Bauart wie heiß wird, steht im Beitrag zu Flach- und Röhrenkollektoren.

Ein thermisch geschädigtes Fluid erkennen Sie an dunkler Verfärbung und stechend verbranntem Geruch. Bei stärkerer Überhitzung entstehen kohleartige Rückstände, die sich nicht mehr lösen lassen. Hinzu kommt: Anfang der 2000er-Jahre wurden besonders wirksame borhaltige Inhibitoren aus Umweltgründen verboten. Heutige Fluide sind deshalb weniger langlebig und müssen konsequenter kontrolliert werden.

Mehr Glykol macht die Anlage nicht sicherer

Glykol transportiert Wärme schlechter als Wasser: geringere Wärmekapazität, höhere Viskosität, mehr Druckverlust. Ein zu hoher Anteil kostet also Pumpenstrom und Ertrag, ohne zusätzlichen Schutz zu bringen. Die Untergrenze von 25 Prozent ist ein Korrosions-, kein Frostkriterium.

Beim Frostschutz zählt der Unterschied zwischen Kristallisations- und Stockpunkt. Am Kristallisationspunkt beginnen sich Eiskristalle zu bilden, das Gemisch lässt sich nicht mehr pumpen. Eine Sprengwirkung kann erst unterhalb des tiefer liegenden Stockpunkts auftreten. Weil Kollektoren in klaren Nächten bis zu 5 Kelvin unter die Umgebungstemperatur abkühlen, rechnet man diesen Abstand ein, mehr nicht.

Was bei der Prüfung gemessen wird

Die Mindestkontrolle umfasst pH-Wert, Trübung und Frostsicherheit. Der pH-Wert liegt im Neuzustand bei 8 bis 9 und sinkt dank einer Reservealkalität nur langsam. Fällt er in Richtung neutral, ist der Korrosionsschutz verbraucht und das Fluid wird getauscht; den genauen Grenzwert nennt das Datenblatt Ihres Produkts. Eine leichte Trübung allein ist kein Austauschgrund, ein fallender pH-Wert schon.

Die Frostsicherheit wird mit dem Refraktometer bei rund 20 Grad gemessen. Propylen- und Ethylenglykol haben unterschiedliche Skalen, bei Sonderfluiden versagen die üblichen Skalen ganz. Lassen Sie sich deshalb ins Protokoll schreiben, welche Skala verwendet wurde. Wie sich diese Prüfung in die übrige Anlagenkontrolle einfügt, erklärt der Beitrag zur Wartung und Ertragskontrolle der Solarthermie.

Das Ausdehnungsgefäß schützt das Fluid

Ein zu kleines Ausdehnungsgefäß lässt Fluide vorzeitig altern. Im Solarkreis muss es nicht nur die Wärmeausdehnung aufnehmen, sondern auch den Kollektorinhalt, der bei Stagnation verdampft, und den Inhalt der Leitungen in Dampfreichweite. Ist es nach Heizungsregel bemessen, bläst im ersten heißen Sommer das Sicherheitsventil ab, der Druck fällt, und nachgefüllt wird in ein bereits geschädigtes Gemisch.

Ausgelegt wird nach Vn = (Ve + Vv) × (pe + 1) / (pe − p0). Ve ist das aufzunehmende Volumen, Vv die Flüssigkeitsvorlage, pe der Enddruck, üblicherweise 10 Prozent unter dem Ansprechdruck des Sicherheitsventils, p0 der Vordruck. Rechenbeispiel mit angenommenen Werten für eine Einfamilienhaus-Anlage mit 6 Quadratmetern Flachkollektor:

Eingabe	Wert
Kollektorinhalt + Leitungen in Dampfreichweite + Wärmeausdehnung	8 + 3 + 1,8 = 12,8 Liter (Ve)
Flüssigkeitsvorlage	3 Liter (Vv)
Sicherheitsventil 6 bar, Enddruck pe	5,4 bar
Vordruck p0 bei 10 Metern Höhendifferenz	1,5 bar
Ergebnis	15,8 × 6,4 / 3,9 ≈ 25,9 Liter, gewählt 25-Liter-Gefäß
Zum Vergleich nach Heizungsregel (nur Ausdehnung und Vorlage)	4,8 × 6,4 / 3,9 ≈ 7,9 Liter

Fragen Sie im Angebot deshalb nach dem Nennvolumen des Solar-Ausdehnungsgefäßes. Ist der Leitungsinhalt zwischen Kollektorfeld und Gefäß kleiner als die Hälfte von dessen Aufnahmevermögen, empfiehlt die VDI 6002 zusätzlich ein Vorschaltgefäß, das den heißen Dampf abkühlt, bevor er die Membran erreicht. Was bei Stagnation abläuft, beschreibt der Beitrag zur Stagnation in der Solarthermieanlage.

Sauerstoff, Zink und Entsorgung

Luftsauerstoff baut die Inhibitoren schneller ab; der Kreis muss sich gut entlüften lassen, automatische Entlüfter gehören außerhalb der Dampfreichweite. Verzinkte Bauteile haben im Kollektorkreis nichts zu suchen, weil Zink von Glykol angegriffen wird und Schlamm bildet. Altes Solarfluid gehört nach Swissolar zur Sammelstelle, nicht in die Kanalisation.

Lassen Sie sich beim nächsten Termin pH-Wert, Frostsicherheit mit Skala, Anlagendruck vor und nach der Arbeit, nachgefüllte Menge und Produktname ins Protokoll schreiben, dazu den Vordruck des Ausdehnungsgefäßes im drucklosen Zustand. Ist das Fluid dunkel und sauer, klären Sie zuerst, warum es überhitzt hat. Liegt die Ursache bei Speicher oder Regelung, altert auch die neue Füllung schnell; wie der Solarspeicher dabei mitspielt, steht im eigenen Beitrag.