Solarthermie

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Warmes Trinkwasser mit Solarthermie

Thermische Solaranlagen sind heutzutage die häufigste und wirtschaftlichste Form der Solarenergienutzung im privaten Bereich. Im Prinzip geht es darum, das täglich benötigte Trinkwasser mit Sonnenenergie zu erwärmen. Dieses Wirkungsprinzip ist natürlich im Sommer effektiver als im Winter. Da die Sonnenkollektoren auf Grund von speziellen Absorberschichten aber auch diffuses Licht aufnehmen, wird auch im Winter und bei schlechtem Wetter ein Wärmeertrag erzielt.

Welche Anlage brauche ich?

Vor dem Kauf einer Solarthermie-Anlage sind einige Fragen zu klären, die großen Einfluss auf die Größe und Installation haben:

· Wieviel Warmwasser wird im Haus verbraucht?
· Wieviel Personen wohnen dort?
· Wieviel Fläche steht zur Verfügung?
· Wo kann die Anlage installiert werden, um eine möglichst optimale Ausrichtung zu erreichen?
· Welcher Kollektor-Typ soll installiert werden?
· Welche Art von Speicher ist vorhanden beziehungsweise wird benötigt?
· Soll eine Heizungsunterstützung mit eingeplant werden?

Sind alle diese Fragen im Beratungsgespräch beantwortet, kann mit der Installation begonnen werden.

Funktionsweise einer Flachkollektor-Solaranlage

Die Funktionsweise einer Flachkollektor-Solaranlage sieht im Groben folgendermaßen aus.

Die von der schwarzen oder dunkelblauen Absorber-Oberfläche aufgenommene Wärme wird über ein mit Wasser und Frostschutzmittel (gegen das Einfrieren der Leitungen im Winter) gefülltes Rohrleitungssystem weitergeleitet an den Solarspeicher.

Dieser wird üblicherweise im Keller aufgestellt und ist zweigeteilt. Im unteren Teil befindet sich ein Wärmetauscher, der die Wärme an das im oberen Teil gespeicherte Trinkwasser weitergibt. (Der Speicher sollte so dimensioniert sein, dass man ungefähr das 1,5 – 2-fache des täglichen Warmwasserbedarfes abdecken kann.) Die Wärme kann dann z.B. im Badezimmer effektiv eingesetzt werden.

Ergänzt wird das System durch eine Solarstation inklusive Umwälzpumpe, die eine Durchflussrate von 30 bis 50 Litern pro Stunde erzeugt. Die Solarstation gleicht über einen Temperaturdifferenzregler per Temperaturfühler die Temperaturen von Kollektoren und Solarspeicher ab und setzt die Umwälzpumpe zur Durchleitung des Wassers in Gang, sobald die Temperatur auf dem Dach höher ist als im Speicher. In der Regel ist eine Differenz zwischen 5 und 8 Grad Celsius vorprogrammiert.

So entsteht ein dauerhafter Kreislauf.

Was geschieht, wenn die Sonnenenergie nicht ausreicht?

Für den Fall, dass durch die Sonne nicht ausreichend Wärme produziert wird, ist der obere Wärmetauscher im Solarspeicher zur Nachheizung durch die herkömmliche Wärmequelle (Brennwerttherme, Ölheizung etc.) eingesetzt. Die eigentliche Heizung unterstützt in diesem Fall das Solarsystem bei der Brauchwassererwärmung. Ganzjährig ist eine Vollversorgung über die Solaranlage nicht möglich. In der Regel lassen sich Solarthermie-Anlagen aber technisch mit allen konventionellen sowie modernen Heizungsanlagen kombinieren. Bei diesen Anlagen befindet sich zwischen dem oberen Teil des Wasserspeichers und den Zapfstellen im Haus ein zweiter Wasserkreislauf.

In südlichen Ländern (in denen die Frostgefahr geringer ist) werden oftmals Einkreis-Anlagen installiert, bei denen das Trinkwasser direkt im Kollektor erwärmt wird. In dem Fall entfällt der Zusatz des Frostschutzmittels.

Zusätzlich zur reinen Brauchwassererwärmung lassen sich die Anlagen auch von vornherein zur Unterstützung der Heizungsanlage auslegen und planen. In diesem Fall wird zum einen die Kollektorfläche vergrößert, zum anderen muss auch der Wasserspeicher anders dimensioniert werden, da die Wärme für einen größeren Bedarf und über einen längeren Zeitraum konserviert werden muss. Zwischen 12 und 25 % Prozent der Heizenergie lassen sich (in Abhängigkeit vom Verbrauch und dem Wärmedämmungs-Standard des Hauses) so einsparen. Auch hier ist die Einbeziehung eines Fachmannes in die Planung geboten, um die Machbarkeit und Effizienz einer solchen Anlage zu optimieren. In Frühling und Herbst tragen die Anlagen zu einem größeren Teil zur Beheizung des Hauses bei als im Winter.

Aufbaumöglichkeiten und Systeme

Es existieren verschiedene Aufbaumöglichkeiten und Systeme für Solaranlagen, von denen hier nur einige erwähnt werden sollen.

1) Bezüglich des Aufbaus besteht die Möglichkeit, die Kollektoren in das Dach oder die Fassade zu integrieren, was architektonisch einen attraktiven Effekt haben kann. Gerade bei Flachdächern bietet sich eher eine Aufdachinstallation an, bei der die Kollektoren auf ein Ständerwerk montiert werden, das dann zur Sturmsicherung entweder durch Betonsteine oder Kies beschwert wird oder das mit Dübeln in der Dachhaut befestigt wird. Letzteres hat allerdings eine Beschädigung der Dachhaut zur Folge, was bezüglich der Wasserdichtigkeit eher negativ zu bewerten ist. Auch muss bei der Ständerwerk-Konstruktion immer eine Statik-Analyse gemacht werden, um sicher zu stellen, dass das Dach das Gewicht der Anlage bzw. der Beschwerungen aushalten kann.

2) Neben der Auswahl der Installationsweise besteht auch die Möglichkeit, zwischen unterschiedlichen Kollektoren-Typen zu wählen. Die gebräuchlichsten Typen sind:

· Flachkollektoren
· Vakuumröhrenkollektoren

Die Vakuumröhrenkollektoren sind hierbei leistungsfähiger, denn es lässt sich ein höherer Energieertrag pro Quadratmeter erzielen. Somit kann eine entsprechende Anlage kleiner dimensioniert werden. Sind die optimalen Bedingungen bezüglich Ausrichtung der Solaranlage oder der entsprechende Neigungswinkel nicht möglich, z. B. wenn nur Ost- oder Westausrichtung möglich sind, empfiehlt sich eher der Einsatz von Vakuumkollektoren, da sie mehr Leistung aus diffusem Licht gewinnen können.
Gleichzeitig haben Flachkollektoren aber ein besseres Preis-/ Leistungsverhältnis, so dass man zwischen Kosteneinsparung beim Kauf und später höherem Ertrag abwägen sollte.

Mehr Informationen:
Flachkollektoren
Vakuumröhrenkollektoren
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