Was ist das / Wie funktioniert es
Solarflüssigkeit (auch als Solarfluid oder Wärmeträgermedium bezeichnet) zirkuliert im geschlossenen Primärkreislauf einer Solarthermieanlage zwischen den Solarkollektoren auf dem Dach und dem Wärmetauscher im Speicher. Da Solarkollektoren im Winter Frost und im Sommer hohen Hitzetemperaturen ausgesetzt sind, kann dafür kein reines Wasser verwendet werden.
Die Zusammensetzung und Funktionsweise basiert auf drei Hauptkomponenten:
- 1,2-Propylenglykol: Ein organischer Alkohol, der als Frostschutzmittel dient. Im Gegensatz zum giftigen Ethylenglykol (bekannt aus dem Kfz-Kühler) ist Propylenglykol lebensmittelrechtlich und toxikologisch unbedenklich. Sollte bei einem Defekt des Wärmetauschers im Warmwasserspeicher Solarflüssigkeit ins Trinkwasser gelangen, besteht keine akute Vergiftungsgefahr.
- Entsalztes bzw. demineralisiertes Wasser: Wird mit dem Glykol im Verhältnis von typischerweise ca. 40:60 bis 45:55 gemischt. Dies garantiert eine Frostsicherheit bis rund -25 °C bis -30 °C. Normales kalkhaltiges Leitungswasser darf nicht verwendet werden, da Kalk bei Kollektortemperaturen über 60 °C schlagartig ausfällt und Rohre zusetzt.
- Korrosionsinhibitoren und Puffer: Spezielle chemische Zusätze neutralisieren Säuren und bilden auf metallischen Oberflächen (Kupfer, Messing, Edelstahl) mikroskopische Schutzfilme. Frische Solarflüssigkeit ist schwach alkalisch eingestellt (pH-Wert typischerweise zwischen 8,0 und 9,5).
Erreicht der Solarspeicher im Hochsommer seine Maximaltemperatur, schaltet die Umwälzpumpe ab (Stagnation). Im Kollektor können dann Temperaturen von über 180 °C bis 200 °C entstehen, bei denen das Fluid verdampft und in das Ausdehnungsgefäß gedrückt wird.
Wann ist es sinnvoll
Der Einsatz und die Überprüfung von Solarflüssigkeit ist für den werterhaltenden Betrieb einer Solarthermieanlage unverzichtbar:
- Erstbefüllung: Bei der Neuinstallation von Flach- oder Röhrenkollektoren muss das System mit sauerstoffarmem, fertig gemischtem Trägerfluid befüllt und intensiv entlüftet werden.
- Turnusmäßige Wartung: Da sich das Glykol durch thermische Belastungen im Sommer im Laufe der Jahre zersetzt, müssen Frostschutz und pH-Wert mindestens alle zwei Jahre kontrolliert werden.
- Komplettaustausch nach Stagnationsschäden: War eine Solaranlage häufigen, lang andauernden Stillstandsphasen bei hohen Temperaturen ausgesetzt, „crackt” das Glykol. Die Flüssigkeit verfärbt sich bräunlich bis schwarz, riecht stechend säuerlich und flockt aus. In diesem Zustand muss die Anlage sofort gespült und neu befüllt werden, um Lochfraß im Kollektor abzuwenden.
Worauf achten
Für einen störungsfreien Betrieb und hohen Wärmeertrag müssen folgende Wartungskriterien eingehalten werden:
- Frostschutzprüfung per Refraktometer: Der Frostschutzgehalt lässt sich zuverlässig nur mit einem optischen Refraktometer mit spezifischer Skala für Propylenglykol ermitteln. Einfache Kfz-Frostschutzspindeln sind für Ethylenglykol kalibriert und liefern bei Solarflüssigkeiten gravierende Fehlmessungen.
- pH-Wert-Überwachung: Der Säuregrad entscheidet über die Korrosionsgefahr. Sinkt der pH-Wert unter 7,0, ist das Medium sauer und die Inhibitoren sind aufgebraucht. Die Solarflüssigkeit muss dann ausgetauscht werden, da sonst die Kupferrohre der Kollektoren korrodieren.
- Keine Mischung verschiedener Fabrikate: Unterschiedliche Hersteller verwenden differierende Inhibitoren-Pakete. Ein unkontrolliertes Mischen verschiedener Solarflüssigkeiten kann zu chemischen Unverträglichkeiten, Schlammbildung und Verklebungen der Ventile führen.
- Befüllung mit Spülstation: Um Kavitation und Luftsäcke in der Steigleitung zu verhindern, muss das System mit einer druckstarken Spül- und Befüllstation befüllt werden, bis das Fluid blasenfrei austritt.
Häufige Fragen
Warum wird in Solaranlagen Propylenglykol statt normalem Kfz-Frostschutz verwendet?
Normaler Frostschutz für Autos besteht aus giftigem Ethylenglykol. In thermischen Solaranlagen, die an Trinkwasserspeicher angeschlossen sind, schreibt die DIN EN 12975 bzw. DIN EN 12976 den Einsatz von toxikologisch unbedenklichem Propylenglykol vor. Dies schützt die Gesundheit der Hausbewohner bei internen Wärmetauscherdefekten.
Wie oft muss die Solarflüssigkeit in einer Solarthermieanlage erneuert werden?
Unter normalen Betriebsbedingungen hält hochwertige Solarflüssigkeit typischerweise etwa 5 bis 10 Jahre. Bei Anlagen mit sehr häufigen Stagnationsphasen im Hochsommer kann das Trägermedium jedoch schon nach 3 bis 5 Jahren altern und sauer werden.
Warum darf man eine Solaranlage nicht mit normalem Leitungswasser nachfüllen?
Normales Leitungswasser enthält gelöste Härtebildner (Calcium- und Magnesiumionen). Bei den im Kollektor herrschenden hohen Betriebstemperaturen fällt Kalk schlagartig aus und lagert sich an den Rohrinnenwänden ab, was den Wärmeübergang blockiert. Zudem verdünnt das Wasser den Frostschutz und die schützenden Korrosionsinhibitoren.
Was passiert bei einer Stagnation mit der Solarflüssigkeit?
Kann der Speicher keine Wärme mehr aufnehmen, schaltet die Solarpumpe ab. Die Flüssigkeit im Kollektor erhitzt sich bis zum Siedepunkt und verdampft. Hochwertige Solarfluide sind temperaturstabilisiert, zersetzen sich aber bei dauerhaften Temperaturen über 200 °C allmählich in organische Säuren.
Wie misst man den Zustand der Solarflüssigkeit bei der Wartung?
Der Handwerker entnimmt eine Probe an der Solarstation. Mit einem Refraktometer wird die Lichtbrechung gemessen, um die Frostsicherheit in Grad Celsius zu bestimmen. Anschließend wird mit Indikatorstreifen oder einem digitalen Messgerät der pH-Wert ermittelt, der empfohlenerweise zwischen 8 und 9 liegen sollte.
Warum flockt verbrauchte Solarflüssigkeit aus?
Wird Glykol thermisch überlastet, brechen die Molekülketten auf (thermische Spaltung). Es bilden sich feste Polymerisationsprodukte und saure Schwebstoffe, die das Gemisch dunkel verfärben und als teerartige Flocken Pumpenflügel, Rückschlagklappen und Schwebekörper in Durchflussmessern blockieren können.