Thermische Solaranlagen

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Solaranlagen sind in aller Munde. Vielfach werden sie vom Kunden verlangt. Doch viele wissen gar nicht, dass eine Photovoltaikanlage Strom und kein Warmwasser erzeugt und sie einfacher nach einer Solarthermieanlage fragen sollten. Um gut vorbereitet bei Ihrem Kunden ins Beratungsgespräch zu gehen, gibt der Beitrag Tipps für den Umgang rund um die Solarthermie.

Allgemeines zu solarthermischen Anlagen

In Deutschland werden überwiegend Zweikreisanlagen mit Zwangsumlauf eingebaut. Dabei wird eine Wärmeträgerflüssigkeit von einer Pumpe in den Warmwasserspeicher transportiert, wo sie die Sonnenwärme über einen Wärmetauscher an das Trinkwasser im Speicher abgibt. Um Solaranlagen vor Frostschäden zu schützen, befindet sich im Solarkreislauf ein Wasser-Frostschutz-Gemisch. Im zweiten „Kreis“ fließt das Trinkwasser zu den Zapfstellen.

Warmwasserspeicher und Wärmetauscher

Der Warmwasserspeicher dient zur Bevorratung von Energie über strahlungsärmere Tage hinweg. Sein Volumen sollte etwa das 1,5- bis 2fache des täglichen Warmwasserverbrauchs umfassen, das heißt 80 bis 100 l pro Person. Üblicherweise kommen emaillierte Stahlspeicher zum Einsatz, wie man sie aus der konventionellen Heizungstechnik kennt. Sie benötigen als Korrosionsschutz eine Magnesium- oder Fremdstromanode. Edelstahlspeicher verfügen über eine längere Lebensdauer, sind aber um einiges teurer. Gute Solarspeicher haben eine schlanke, zylindrische Form, damit sich im Speicher eine Temperaturschichtung ausbilden kann. Dies erlaubt eine optimale Nutzung des erwärmten Trinkwassers im oberen Speicherbereich, ohne dass der gesamte Speicherinhalt auf die gewünschte Temperatur erwärmt werden muss. Unerwünschte Durchmischung des Speicherinhaltes durch zufließendes Kaltwasser wird durch eine spezielle Rohrkonstruktion oder eine Prallpatte verhindert. Die Anordnung des Solarkreis-Wärmetauschers im unteren, kälteren Speicherbereich bewirkt, dass der Kollektor durch niedrigere Ein-lauftemperaturen in einem günstigeren Wirkungsgradbereich arbeitet. Damit die Nachheizung nicht ein unnötig großes Volumen nacherwärmen muss, ist der Ladekreis-Wärmetauscher im oberen Teil des Speichers untergebracht.

 

Solare Kombinationsmöglichkeiten

1. Möglichkeit: Solar zu Brauchwasserbereitung

Benötigt wird ein größerer, Solar geeigneter Warmwasser-Speicher, Kollektoren + Montagezubehör, Solarstation, Solarausdehnungsgefäß, Regelung, Leitungen.

Als Anhaltspunkt bei der Dimensionierung einer kleinen Solaranlage ergibt sich bei einem mittleren Wasserverbrauch von 50 l pro Person und Tag (bei 45 °C) eine Kollektorfläche von 1,2 m² bis 1,5 m² pro Person.

 

2. Möglichkeit: Solar für Heizungsunterstützung

Benötigt wird ein Pufferspeicher, noch besser ein Schichtenpufferspeicher, der die Solarwärme speichert und außerdem mit Gas, Öl, Pellets usw. nachgeheizt wird. Neben der Warmwasser-Erzeugung wird dann auch das Heizungswasser aus dem Puffer gewonnen, der primär mit Solar gespeist wird und bei Bedarf dann nachgeheizt wird. Brauchwasser wird entweder über einen separaten Speicher, eine externe Frischwasserstation oder einen Hygiene Schicht-Kombispeicher gewonnen.

Die Auslegung kombinierter Systeme ist aufgrund der vielen Einflussfaktoren aufwendiger als die reiner Trinkwassersysteme und mit einfachen Faustformeln nicht mehr abbildbar. Zur Dimensionierung ist der Einsatz einer Software empfehlenswert.

Bei dieser Variante ist zu beachten, dass Niedertemperatur-Heizsysteme (Flächenheizungen oder groß dimensionierte Heizflächen) von Vorteil sind, da in den Übergangszeiten zwar meistens viel Sonne vorhanden ist, aber bedingt durch geringe Außentemperaturen nur niedrige Temperaturen im Speicher ankommen.

Kurzinterview

Sven Gasch, Technischer Berater bei Richter + Frenzel (www.richter-frenzel.de), gibt im Interview mit dem SHK Profi Tipps, um Fallen bei Planung und Ausführung von Solaranlagen zu vermeiden.

Swen Gasch: Dazu gehören:

■ Planungs- und Auslegungshilfen für Solaranlagen zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung, sowie Photovoltaikanlagen,
■ Erstellung von Kostenangeboten über Komponenten zur Ausführung dieser Solaranlagen, Vorschlägen zur Anlagenhydraulik und Regelungstechnik ,
■ Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen mittels Solarsimulationssoftware
■ Schulungs- und Produktveranstaltungen für Ausführende, Planungsbüros und Bauträger in unseren Technik-Centern und Info-Centern.
 

Swen Gasch: Die so genannten „kleinen“ Solaranlagen zur Warmwasserbereitung sind meist wirtschaftlich unrentabel und bringen selten die erhoffte Heizenergie- bzw. -kostenersparnis. Aufgrund der geringen Investitionskosten dieser Anlagen kamen sie jedoch in der Vergangenheit relativ oft zur Anwendung. Das weitaus größere Energieeinsparpotential liegt in Solaranlagen zur Heizungsunterstützung. Hier werden bereits so genannte Null- bzw. Plus-Energiehäuser realisiert. Eine sorgfältige Planung und Berechnung der gesamten haustechnischen Anlage unter Berücksichtigung der Bauphysik sind hier unerlässlich.

Weitere häufige Fehler sind:

■ die fehlende Abstimmung der einzelnen Anlagenkomponenten zueinander bzw. auf das vorhandene Heizungssystem,
■ uneffizient arbeitende Solaranlagen durch nicht untereinander kommunizierende Regelungstechnik des Wärmeerzeugers und der Solaranlage,
■ die Verwendung von Solarpufferspeichern ohne Schichteinrichtung und
■ ungeregelte Zirkulationsleitungen.

Swen Gasch: Dies ist abhängig vom Produkt, sowie von der Anzahl der Berechnungstools, welche diese Planungssoftware liefert. Grundsätzlich ist der Zeitaufwand für jemand, der es gewohnt ist mit Haustechnik-Projektierungssoftware zu arbeiten, überschaubar. Die Softwarelieferanten bieten hierfür Tagesseminare an.

SHK Profi
Vielen Dank für die Antworten, die sicher dabei helfen werden, so manchen Fehler zu vermeiden.
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