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Solarwärmeanlagen funktionieren auch bei Bewölkung

Solarwärmeanlage auch bei Bewölkung In den vergangenen Jahren wurden mehr als 500.000 Solarwärmeanlagen in Deutschland installiert und jährlich werden es viele zehntausend mehr. Solarwärme ist nicht weiter nur Zukunftsmusik, sondern eine Technik der Gegenwart. Aufgrund der hohen Effizienz der heutigen Anlagen reicht schon die relativ kleine Fläche von nur 4 bis 6 m² für die Erwärmung von 60% des Trinkwassers in einem durchschnittlichen 4-Personen-Haushalt aus. Dabei bildet die Solarwärmeanlage eine sinnvolle Ergänzung einer zeitgemäßen Heizung. Eine moderne Heizung, z.B. eine Erdgas-Brennwertheizung, in Kombination mit Solarkollektoren senkt den Energieverbrauch und damit auch die Heizkosten. Darüber hinaus bietet sie hohen Warmwasserkomfort und gibt die Sicherheit, ökologisch sinnvolle Technik zu nutzen. In ihrer Broschüre "Solarwärme Plus" beschäftigt sich die Deutsche Energie Agentur ausführlich mit dem Thema Solarwärme. Wir haben die Broschüre für Sie zusammengefaßt.

Gibt es in Deutschland genug Sonnenschein für die Solarwärmenutzung?



Deutschlandkarte die Sonneneinstrahlung pro Jahr anzeigt Diese Frage stellt sich mancher nach dem täglichen Wetterbericht - nicht nur im Hinblick auf Solarwärmenutzung. Zumindest was die Nutzung der Solarwärmetechnik anbelangt ist Deutschland ein Sonnenland. Selbst im hohen Norden werden Solarwärmeanlagen ausreichend von der Sonne versorgt. Im Bundesdurchschnitt fallen pro Jahr auf jeden Quadratmeter 1.050 Kilowattstunden Sonnenenergie. Eine Solarwärmeanlage stellt etwas ein Drittel davon als Wärme bereit. Selbst an eher ungünstigen Standorten werden immer noch 90 % der Durchschnittswerte erzielt. Auch bei Bewölkung kann das "Kraftwerk Sonne" angezapft werden, denn die Anlagen nutzen auch die Strahlung der Sonne, die nicht direkt auf den Kollektor trifft (so genannte diffuse Strahlung).

Wie funktioniert eine Solarwärmeanlage?



Man stelle sich einen in der Sonne liegenden Gartenschlauch vor. Nach kurzer Zeit hat sich das Wasser in ihm deutlich erwärmt. So einfach funktioniert auch eine Solarwärmeanlage. Durch den Einsatz von hoch entwickelten Absorbern, die auch indirekte Strahlung nutzen, sowie durch die Einbindung in eine moderne Heizung wird dieses simple Prinzip für den komfortablen Gebrauch nutzbar gemacht.

Das sind die Hauptkomponenten der Anlage: In den Solarkollektoren wird der Wärmeträger - ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch - erwärmt und von einer Umwälzpumpe zu einem Warmwasserspeicher, z.B. im Heizungskeller geleitet. Dort gibt die Trägerflüssigkeit ihre Wärme über einen Wärmetauscher an das Wasser ab und wird zurück zum Kollektor geführt. Im Warmwasserspeicher ist ein zweiter Wärmetauscher eingebaut, mit dem das Wasser in Zeiten geringer Sonneneinstrahlung (z.B. im Winter) durch den Heizkessel zusätzlich erwärmt wird. Der Wärmeträger - das Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch - ist durch ein eigenständiges Rohrsystem vollständig vom Trinkwasserkreislauf getrennt und sorgt dafür, dass die Kollektoren im Winter nicht einfrieren.

Komponenten einer Trinkwasser Solarwärmeanlage

Bester Zeitpunkt für den Einbau einer Solarwärmeanlage



Im Idealfall wird die Solarwärmeanlage gleichzeitig mit dem neuen Heizkessel, z.B. einer Erdgas-Brennwertheizung eingebaut. Auch eine nachträgliche Ergänzung einer modernen Heizung ist problemlos möglich - ohne erhebliche Mehrkosten zu verursachen. Oft können ungenutzte Züge in Schornsteinen für die Verlegung von Zuleitungen zum Kollektor genutzt werden. In nahezu jedem Haus finden sich einfache Wege für die Rohrleitungen ohne große Baumaßnahmen.

Die Größe der Anlage richtet sich nach der Anzahl der Personen im Haushalt. Richtwerte sind: 1 bis 1,3 m² Kollektorfläche pro Person bei Flachkollektoren und 0,6 bis 0,8 m² pro Person bei den leistungsfähigeren Vakuumröhrenkollektoren. Das Volumen des Warmwasserspeichers sollte 60 bis 80 Liter pro Quadratmeter Kollektorfläche betragen. Bei dieser Dimensionierung trägt die Solaranlage im Jahresdurchschnitt etwa 60 % zur Warmwasserversorgung bei. Alles Weitere macht die herkömmliche Heizung.

Welche Typen von Solarwärmeanlagen gibt es?



Solarwärmanlagen für die Trinkwassererwärmung:


Diese Solarwärmeanlagen übernehmen die Trinkwassererwärmung im Sommer komplett. Im Winter heizt die konventionelle Heizung nach. Übers Jahr spart man somit bis zu 60 % der Energie für die Trinkwassererwärmung ein.

Solarwärmeanlagen für die Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung:


Diese Solarwärmeanlagen sind größer dimensioniert und unterstützen nicht nur die Wasserversorgung, sondern sie übernehmen auch einen Anteil an der Abdeckung des Heizwärmebedarfs. Das Einsparpotenzial liegt, je nach Dämmstandard des Gebäudes, zwischen 12 und 25 % des Heizenergiebedarfs. Besonders in der Übergangszeit im Frühjahr und Herbst kann eine solche Anlage einen deutlichen Beitrag leisten. Sie erfordert höhere Investitionskosten, die durch eine größere Kollektorfläche und einen größeren Speicher bedingt sind.

Solarwärmeanlagen zur Schwimmbaderwärmung


Wenn ausschließlich das Schwimmbad erwärmt werden soll, müssen in der Regel keine hohen Wassertemperaturen von der Anlage erzielt werden. Meist reichen 25°C aus. Deshalb können preisgünstige Kunststoff-Absorbermatten eingesetzt werden, die man in den Filterkreislauf einbaut. Die Matten funktionieren nach dem gleichen Prinzip wie die Kollektoren, sind aber deutlich einfacher konstruiert und somit preisgünstiger.

Hauptkomponenten einer modernen Heizung mit Solarkollektoren

Der Solarwarmwasserspeicher



Solarwarmwasserspeicher Der Solarwarmwasserspeicher ist größer als konventionelle Warmwasserspeicher, um die Solarwärme 2-3 Tage vorhalten zu können. Durch die hohe, schlanke Bauform bilden sich Wasserschichten mit unterschiedlichen Temperaturniveaus. Das warme Wasser ist leichter, steigt daher nach oben und steht im oberen Teil des Speichers zur Nutzung bereit. Wird es entnommen, strömt unten kaltes Wasser nach, das erwärmt wird und dann wieder nach oben steigt. Über den unteren Wärmetauscher wird die Solarwärme auf das Trinkwasser übertragen. Wenn die Temperatur im oberen Speicherteil nicht hoch genug ist, wird das Trinkwasser über den oberen Wärmetauscher vom Heizkessel auf die gewünschte Temperatur erwärmt.

Der Solarkollektor



Solarkollektor Nach dem heutigen Stand der Technik hat man die Wahl zwischen Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren. Beide werden im Idealfall auf dem Dach montiert. Am besten in einem Neigungswinkel von etwa 45 Grad und nach Süden ausgerichtet. Sie funktionieren nach dem gleichen Prinzip: Ein sogenannter Absorber, der die Sonneneinstrahlung sehr effektiv in Wärme umwandelt, gibt die Wärme an eine Wärmeträgerflüssigkeit ab, die in einer Leitung zirkuliert. Diese Wärme wird dann in den Warmwasserspeicher geleitet und steht dort zur Nutzung bereit. Vakuumröhrenkollektoren sind leistungsfähiger und auf Grund ihrer aufwändigeren Konstruktion auch etwas kostenintensiver als Flachkollektoren.
Die Vorteile im Überblick:

Flachkollektoren

  • preisgünstig
  • vielfache Montagemöglichkeiten
  • harmonische Dachintegration möglich

Vakuumröhrenkollektoren

  • höherer Wirkungsgrad, besonders bei niedriger Einstrahlung (z.B. im Winter)
  • interessante Optik
  • bei einigen Fabrikaten ist Austausch einzelner Elemente möglich

Die Erdgasbrenntwertheizung



Solarwärmeanlagen lassen sich mit verschiedenen Heizsystemen kombinieren, z.B. mit Öl- oder Pelletheizungen. In technischer Hinsicht ist die Erdgasheizung eine optimale Ergänzung einer Solarwärmeanlage. Auch die Erdgas-Brennwertheizung nutzt den Energieträger mit einem besonders hohen Wirkungsgrad. Der Brennwert-Heizkessel arbeitet in einem niedrigen Temperaturbereich und nutzt zusätzlich die im Abgas enthaltene Wärme. Dabei kommt die eingesetzte Energie fast vollständig dem Heizsystem zugute. Die Kombination aus Solarwärme und Erdgas-Brennwerttechnik ist besonders gut als Dachheizzentrale geeignet.

Vorteil: kurze Leitungswege und kein aufwändiger Schornstein, sondern nur ein Abgasrohr.

Montage der Solarkollektoren



Sonnenkollektoren Installation Für die Installation von Sonnenkollektoren bieten sich nach Süden orientierte Dachflächen an, da die Sonneneinstrahlung aus südlicher Richtung am stärksten ist. Zwischen Ost und West sind aber alle Ausrichtungen realisierbar. Optimal werden die Kollektoren in einem Neigungswinkel von 45 Grad angebracht, doch auch Neigungswinkel zwischen 30 und 60 Grad führen zu einem guten Ertrag.

Verschiedene Möglichkeiten stehen bei der Montage zur Auswahl. Bei der preisgünstigen Aufdachmontage werden die Kollektoren etwas 5 bis 10 cm über den Dachziegeln montiert. Die so entstehende zusätzliche Dachlast (ca. 15 bis 25 kg pro m²) ist im Regelfall statisch unbedenklich. Bei der etwas aufwändigeren Indachmontage werden die Kollektoren direkt auf die Dachlatten montiert und in die Dachhaut integriert. Dies ist optisch ansprechender. Auch auf Flachdächern können Kollektoren angebracht werden, indem man sie mit einem Gestell schräg zur Sonne geneigt aufstellt. Wenn gewünscht, lassen sich Kollektoren sogar an der Hausfassade oder auf einer freien Fläche im Garten installieren.

Staatliche Fördermittel von Solarwärmeanlagen


Mehr über die Förderung von Solarwärmeanlagen und einen Förderungsantrag finden Sie hier.


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