Im Sommer ist der Speicher voll, die Pumpe schaltet ab und die Kollektoren werden bis zu 200 Grad heiß. Wir zeigen, wie das Membran-Ausdehnungs-Gefäß das auffängt, warum Drain-Back-Anlagen eine Alternative sind, welche Drücke wo anliegen und welche Wartung wann fällig ist.
Stagnation ist das normale Sommer-Verhalten, wenn der Speicher voll ist und die Pumpe abschaltet. Die Kollektoren werden bis zu 200 Grad heiß, die Solarflüssigkeit verdampft. Das MAG nimmt Volumen-Ausdehnung und Dampf-Volumen auf, typische Größe 35 bis 50 Liter für eine 12-Quadratmeter-Anlage. Drain-Back-Anlagen sind die Alternative ohne Glykol und ohne MAG, brauchen aber durchgehendes Gefälle. Drücke: Vorvor-Druck 1,5 bis 2,5 Bar, Vor-Druck 2,0 bis 3,0 Bar, System-Druck im Betrieb 3,5 bis 5,0 Bar, Sicherheits-Ventil löst bei 6 Bar aus. Wartung: jährlich Druck, alle 3 Jahre Glykol, alle 8 bis 12 Jahre Solarflüssigkeit, alle 5 bis 10 Jahre MAG-Membran prüfen.
Was passiert bei Stagnation?
Im Sommer-Hochbetrieb liefern Kollektoren mehr Wärme, als der Pufferspeicher aufnehmen kann. Wenn der Speicher seine maximale Temperatur erreicht (typisch 90 bis 95 Grad), schaltet die Solarregelung die Solarpumpe ab, weil weiter laufende Pumpe nur heiße Flüssigkeit zwischen Kollektor und Speicher pumpen würde, ohne sie kühlen zu können.
Sobald die Pumpe steht, verschwindet die Wärme-Abnahme. Die Kollektor-Temperatur steigt weiter, bei klarem Himmel und senkrechter Einstrahlung auf 160 bis 200 Grad. Die Solarflüssigkeit (Wasser-Glykol-Mischung) verdampft, der Dampf drückt das verbliebene Flüssigkeits-Volumen aus dem Kollektor in die Anlage zurück. Der Druck im System steigt, die Solarflüssigkeit gelangt in das Membran-Ausdehnungs-Gefäß und wartet dort, bis die Kollektoren am Abend wieder abkühlen.
Wenn das MAG ausreichend groß ist und die Solarflüssigkeit Stagnations-fest, schadet das der Anlage nicht. Klassische Glykol-Wasser-Mischungen (40 bis 50 Prozent Glykol) sind für Stagnations-Temperaturen bis 200 Grad ausgelegt, in modernen Anlagen kommen Hochtemperatur-feste Glykole zum Einsatz, die auch wiederholte Stagnations-Zyklen ohne pH-Veränderung überstehen.
Membran-Ausdehnungs-Gefäß (MAG) auslegen
Das MAG ist das Sicherheits-Bauteil, das die Volumen-Ausdehnung der heißen Solarflüssigkeit und das Dampf-Volumen aller Kollektoren aufnimmt, ohne dass das Sicherheits-Ventil öffnet. Eine korrekte MAG-Auslegung verhindert wiederholten Flüssigkeits-Verlust und damit beschleunigte Glykol-Alterung.
| Anlagen-Größe | Solarflüssigkeit | MAG-Volumen |
|---|---|---|
| TWW-Anlage 5 m² Flachkollektor | ~ 12 - 15 Liter | 18 - 25 Liter |
| Kombi-Anlage 12 m² Flach | ~ 22 - 28 Liter | 35 - 50 Liter |
| Kombi-Anlage 12 m² Vakuumröhre | ~ 18 - 22 Liter | 50 - 80 Liter |
| Großanlage 30 m² | ~ 50 - 65 Liter | 80 - 140 Liter |
Vorschalt-Gefäß für Hochtemperatur: bei großen Vakuumröhren-Feldern oder verzweigten Kollektor-Reihen kann der Stagnations-Dampf das MAG so heiß erreichen, dass die Membran leidet. Ein Vorschalt-Gefäß (passiver Behälter ohne Membran) zwischen Kollektor und MAG kühlt die heiße Flüssigkeit ab, bevor sie das MAG erreicht. Faustregel: Vorschalt-Gefäß rund 10 bis 20 Prozent des MAG-Volumens, ab Anlagen-Volumen 30 Liter empfohlen.
Drei Drücke verstehen
Wer einen Wartungs-Bericht versteht, braucht die drei Druck-Begriffe. Im täglichen Sprachgebrauch werden sie oft vermischt.
- Vorvor-Druck (Stickstoff-Druck im MAG): der Druck, mit dem die Stickstoff-Seite der MAG-Membran ab Werk vorgespannt wird, typisch 1,5 bis 2,5 Bar. Mit einem normalen Reifendruck-Manometer am Stickstoff-Ventil messbar (Anlage drucklos!).
- Vor-Druck (System-Druck kalt): der Druck im Solarkreis bei kalter, gefüllter Anlage, üblich 2,0 bis 3,0 Bar. Liegt typischerweise 0,3 bis 0,5 Bar über dem Vorvor-Druck. Am Manometer der Solarstation ablesbar.
- System-Druck (Betriebs-Druck warm): der Druck im warmen Betrieb, üblich 3,5 bis 5,0 Bar. Bei Stagnation kurzzeitig bis 5,5 Bar.
- Sicherheits-Ventil-Druck: 6 Bar nach DIN 4753, ab dem das Ventil öffnet und Solarflüssigkeit in den Auffang-Behälter abbläst.
Wenn der Vor-Druck im kalten System unter den Vorvor-Druck fällt, ist die Anlage zu wenig befüllt oder das MAG hat Membran-Schaden. Wenn der System-Druck im Betrieb wiederholt 6 Bar erreicht und das Sicherheits-Ventil öffnet, ist das MAG zu klein oder defekt.
Stagnations-feste Solarflüssigkeit
Die Solarflüssigkeit ist ein Wasser-Glykol-Gemisch (typisch 40 bis 50 Prozent Propylenglykol oder Ethylenglykol-Anteil) mit Korrosions-Inhibitoren und pH-Stabilisatoren. Mehrere Anforderungen müssen gleichzeitig erfüllt sein:
- Frostschutz: bis minus 25 Grad bei 40-Prozent-Glykol, bis minus 35 Grad bei 50-Prozent-Glykol. In Mitteleuropa reicht 40 Prozent, in Hochlagen 50 Prozent.
- Hochtemperatur-Stabilität: bis 200 Grad ohne pH-Verschiebung und ohne Inhibitor-Abbau. Moderne Solarflüssigkeiten (Tyfocor LS, Antifrogen Sol HT) halten 25 Stagnations-Zyklen aus.
- Korrosions-Schutz: Inhibitoren schützen Kupfer, Edelstahl und Aluminium-Komponenten gegen Lochfraß und Spannungs-Korrosion.
- pH-Wert: 8,0 bis 9,5, regelmäßig prüfen. Unterschreitet der pH-Wert 7,5, ist die Inhibitor-Reserve aufgebraucht und die Flüssigkeit muss getauscht werden.
Drain-Back-Anlagen als Alternative
Statt einer druckbeaufschlagten Glykol-Anlage gibt es seit den 1980er Jahren das Drain-Back-Konzept (Selbstentleerung). Wenn die Pumpe steht, fließt die Solarflüssigkeit durch die Schwerkraft zurück in einen kleinen offenen Behälter im Heizraum, die Kollektoren laufen leer und können nicht stagnieren.
- Vorteile: kein MAG, kein Glykol-Aufwand (oft reines Wasser), keine Stagnations-Probleme, geringere Wartungskosten, keine Sommer-Über-Erträge die abgeblasen werden.
- Nachteile: Verrohrung muss durchgehend Gefälle haben (mindestens 4 Prozent), Pumpe muss zur Befüllung gegen die Höhendifferenz arbeiten (stärkere Pumpe nötig), höhere Anschaffungskosten für die Pumpe und das größere Rohr-Volumen.
- Verbreitung: in den Niederlanden und Skandinavien Standard, in Deutschland eher Nische, vor allem bei Selbstbau- und Profi-Anlagen mit hoher Stagnations-Belastung.
Bei Sanierungen mit langer, verzweigter Solar-Verrohrung oder bei Häusern mit häufiger Sommer-Stagnation kann sich die Drain-Back-Variante über die Lebensdauer rechnen, weil die Glykol-Tausch-Kosten entfallen und die Anlage thermisch ruhiger läuft.
Wartung und Wartungs-Intervalle
Eine Solarthermie-Anlage hält 25 bis 30 Jahre, wenn sie gewartet wird. Vernachlässigte Anlagen verlieren ab Jahr 8 spürbar Ertrag.
| Intervall | Aufgabe | Kosten |
|---|---|---|
| jährlich | Sicht-Inspektion, Druck am Manometer prüfen, Volumen-Strom kontrollieren | 80 - 150 € |
| alle 3 Jahre | Glykol-Frostschutz und pH-Wert prüfen | 50 - 100 € (im Wartungsvertrag) |
| alle 5 - 10 Jahre | MAG-Membran prüfen, ggf. tauschen | 150 - 300 € |
| alle 8 - 12 Jahre | Solarflüssigkeit komplett tauschen, System spülen | 200 - 400 € |
| alle 12 - 18 Jahre | Solarpumpe und Regelung tauschen | 300 - 600 € |
| bei Stagnations-Vorfall | System abkühlen lassen, Druck prüfen, Sicherheits-Ventil prüfen | 50 - 150 € (Service-Stunde) |
Über 25 Jahre summieren sich die Wartungs- und Erneuerungs-Kosten auf rund 3.500 bis 6.500 Euro für eine typische Kombi-Anlage. Wer einen Wartungsvertrag mit dem Solar-Fachbetrieb abschließt, hat alle Pflicht-Intervalle abgedeckt.
Sicherheits-Bauteile im Überblick
Eine Solarthermie-Anlage nach DIN EN 12977 hat sechs Pflicht- und zwei optionale Sicherheits-Bauteile.
- Sicherheits-Ventil 6 Bar (Pflicht): öffnet bei 6 Bar System-Druck und bläst Solarflüssigkeit in einen Auffang-Behälter ab. Nach DIN 4753 vorgeschrieben.
- Manometer (Pflicht): sichtbar an der Solarstation, zeigt den System-Druck im Betrieb.
- Membran-Ausdehnungs-Gefäß (Pflicht): nimmt Volumen-Ausdehnung und Stagnations-Dampf auf.
- Schwerkraft-Bremse (Pflicht): verhindert ungewollte Rückstrom-Zirkulation in der Nacht, wenn warme Flüssigkeit aus dem Speicher in die kalten Kollektoren strömen würde.
- Rückschlag-Klappe (Pflicht): in der Solarstation, sichert die Strömungs-Richtung der Pumpe.
- Entlüfter am höchsten Punkt (Pflicht): entfernt Gas-Bläschen aus der Solarflüssigkeit, die sonst die Pumpen-Förderung stören.
- Stagnations-Sensor (optional): in der Vorlauf-Leitung der Kollektoren, meldet Über-Temperatur an die Regelung. In modernen Anlagen Standard.
- Vorschalt-Gefäß (optional): kühlt heiße Flüssigkeit vor dem MAG ab, ab Anlagen-Volumen 30 Liter empfohlen.
Typische Stagnations-Probleme und ihre Ursachen
- Sicherheits-Ventil bläst regelmäßig ab: MAG zu klein, defekt oder Vorvor-Druck zu hoch. Nach Inspektion neu dimensionieren.
- Glykol wird sauer (pH unter 7,5) nach 4 Jahren: Stagnation häufiger als gedacht, Glykol-Qualität nicht hochtemperatur-fest. Wechsel auf HT-Glykol.
- Pumpe zieht Luft, Volumen-Strom bricht ein: Entlüfter verstopft oder System-Druck zu niedrig. Druck nachfüllen, Entlüfter tauschen.
- System-Druck steigt nachts: Schwerkraft-Bremse defekt, warmes Wasser zirkuliert in die Kollektoren. Klappe austauschen.
- Speicher kocht über (über 95 Grad): Solarregelung defekt oder Mischer im Heizkreis hängt. Regelung prüfen, Mischer-Stellantrieb tauschen.
Wie geht es weiter?
- Solarthermie-Anlagenplanung, von Bedarf bis Ausrichtung systematisch
- Solarthermie-Hersteller im Vergleich, Marktüberblick und Garantie-Bedingungen
- Kombi-Szenarien Solarthermie, mit Pellet, Gas oder Wärmepumpe
- Hydraulik Wärmepumpe, gleicher Druck-Rahmen für Pufferspeicher
- Pellet-Lager und Pufferspeicher, Speicher-Sicherheit im Pellet-Cluster
- PV-Wartung, Wartungs-Logik auf der Strom-Seite
Häufige Fragen
Was passiert bei Stagnation in einer Solarthermie-Anlage?
Wenn der Pufferspeicher die maximale Temperatur erreicht hat, schaltet die Solarregelung die Solarpumpe ab. Die Kollektoren werden dann ohne Wärmeabnahme bis zu 200 Grad heiß, die Solarflüssigkeit verdampft, drückt das Wasser-Glykol-Gemisch in das Membran-Ausdehnungs-Gefäß zurück und der Druck im System steigt. Wenn das MAG richtig ausgelegt ist und die Solarflüssigkeit Stagnations-fest ist, schadet das der Anlage nicht. Detail im Stagnations-Abschnitt.
Wie groß muss das Membran-Ausdehnungs-Gefäß (MAG) sein?
Faustregel: das MAG muss das Solar-Volumen plus die Volumen-Ausdehnung bei 130 Grad plus das Dampf-Volumen aller Kollektoren aufnehmen. Für eine 12-Quadratmeter-Kombi-Anlage mit rund 25 Litern Solarflüssigkeit reicht typischerweise ein 35- bis 50-Liter-MAG. Bei großen Vakuumröhren-Feldern oder verzweigten Kollektor-Reihen ist ein Vorschalt-Gefäß zwischen Kollektor und MAG sinnvoll, das die heiße Flüssigkeit abkühlt, bevor sie die MAG-Membran erreicht. Detail im MAG-Abschnitt.
Was ist eine Drain-Back-Anlage?
Eine selbstentleerende Solarthermie-Anlage. Wenn die Pumpe abschaltet, fließt die Solarflüssigkeit durch die Schwerkraft zurück in einen kleinen Behälter im Keller, die Kollektoren laufen leer und können nicht stagnieren. Vorteil: kein MAG nötig, kein Frostschutz-Glykol, keine Stagnations-Probleme. Nachteil: Verrohrung muss durchgehend Gefälle haben, Pumpe muss zur Befüllung gegen die Höhendifferenz arbeiten. In Mitteleuropa weniger verbreitet als in den Niederlanden und Skandinavien.
Welche Drücke liegen wo an?
Drei Druck-Werte sind relevant. Der Vorvor-Druck (auch Vordruck des MAG) ist der Stickstoff-Druck im MAG ohne Anlagen-Druck, typischerweise 1,5 bis 2,5 Bar. Der Vor-Druck des Systems ist der Druck im kalten Zustand, üblich 2,0 bis 3,0 Bar. Der System-Druck im Betrieb steigt durch die Wärme-Ausdehnung auf 3,5 bis 5,0 Bar. Das Sicherheits-Ventil löst bei 6 Bar aus und bläst Solarflüssigkeit ab. Detail im Druck-Abschnitt.
Welche Wartung ist wann fällig?
Jährlich Druck-Prüfung und Sicht-Inspektion (80 bis 150 Euro). Alle 3 Jahre Glykol-pH und Frostschutz prüfen (im Wartungsvertrag enthalten oder 50 bis 100 Euro). Alle 8 bis 12 Jahre Solarflüssigkeit komplett tauschen (200 bis 400 Euro). Alle 5 bis 10 Jahre Membran des MAG prüfen, gegebenenfalls tauschen (150 bis 300 Euro). Nach 12 bis 18 Jahren Solarpumpe und Regelung tauschen (300 bis 600 Euro). Detail im Wartungs-Abschnitt.
Welche Sicherheits-Bauteile sind Pflicht?
Sicherheits-Ventil 6 Bar (Pflicht nach DIN 4753 und DIN EN 12977), Manometer am Solarkreis, Schwerkraft-Bremse gegen ungewollte Rückstrom-Zirkulation in der Nacht, Rückschlag-Klappe in der Solarstation, Entlüfter am höchsten Punkt der Solarleitung, Auffang-Behälter unter dem Sicherheits-Ventil für abgeblasene Solarflüssigkeit. Optional: Stagnations-Sensor in der Vorlauf-Leitung der Kollektoren, der Über-Temperatur an die Regelung meldet.