thermische Solaranlage - Energieberater-Andreas-Gerlach
Tätigkeit
Thermische Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung
Die Brauchwassersolaranlage wird nicht zur Heizungsunterstützung eingesetzt. Der technische und finanzielle Aufwand, um den zeitlichen Gegensatz zwischen Solarenergieangebot und Heizungswärmebedarf auszugleichen ist zu groß. Im Sommer steht sehr viel Solarstrahlung zur Wärmeerzeugung zur Verfügung, der Wärmebedarf (nur Brauchwasserwärme) ist jedoch sehr gering. Im Winter ist der Wärmebedarf groß (Heizung und Brauchwasser); nun ist jedoch das Solarstrahlungsangebot niedrig.
Solarstrahlungsangebot und Wärmebedarf
Damit die hohe sommerliche Solarstrahlung im Winter genutzt werden kann, muß eine große Kollektorfläche und ein sehr großer saisonaler Speicher eingesetzt werden. Ein großer Teil des Wärmeüberschusses im Sommer kann nicht genutzt werden (mit Ausnahme von solaren Nahwärmeprojekten). Bei kleineren Wohnbauprojekten können die Gelder, die für eine große Solaranlage mit Heizungsunterstützung benötigt werden, mit größerem Energieeinspareffekt in Wärmedämmmaßnahmen eingesetzt werden (siehe Passivhaus).
Die thermische Nutzung der Solarenergie für die Brauchwassererwärmung ist auf jeden Fall sinnvoll, wenn die Solaranlage auf den Sommerwärmebedarf ausgelegt wird. In diesem Fall stimmen Wärmebedarf und Solarstrahlungsangebot zeitlich überein. Die Nachheizung des Brauchwassers in den Wintermonaten kann dann mit der Heizung durchgeführt werden.
Für Brauchwassersolaranlagen kommen in der Regel hocheffiziente Flachkollektoren zum Einsatz. Vakuumröhrenkollektoren hätten zwar einen um ein paar Prozent höheren Jahresertrag, doch die Mehrkosten dieses Systems rechtfertigen den Einsatz im Niedertemperaturbereich nicht.
Funktionsbeschreibung einer thermischen Solaranlage zur Brauchwassererwärmung
Im Solarkreislauf befindet sich ein frostsicheres Wärmeträgermedium (meist ein Wasser-Glykol-Gemisch). Die Regelung setzt die Pumpe immer dann in Betrieb, wenn die Temperatur am Kollektor einige Grad über der Temperatur des unteren Speicherteils liegt und transportiert dadurch die Sonnenenergie zum Brauchwasserspeicher. Die Energieübertragung an das Brauchwasser erfolgt über einen Wärmetauscher. Im Winter und in der Übergangzeit dient die Solaranlage zur Vorerwärmung des Brauchwassers, das dann im oberen Speicherbereich über einen zweiten Wärmetauscher mit dem konventionellen Heizsystem nachgeheizt wird.
Beschreibung der Reglung einer Solaranlage
Funktionsskizze einer thermischen Solaranlagen
Wenn zwischen Kollektortemperatursensor (2) und Speichertemperatur (3) eine Temperaturdiffernenz gemessen wird, die höher als der im Zentralgerät (1) eingestellte Wert ist, wird die Umwälzpunpe des Solarkreises (4) eingeschaltet und der Speicher- Wassererwärmer beheizt. Die Temperatur im Speicher- Wassererwärmer wird durch die Reglung auf einen Maximalwert ( ca. 60°C ) begrenzt. Beim Überschreiten der maximalen Speichertemperatur wird die Umwälzpumpe abgeschaltet.
Bei geringer Solarstrahlung wird der Speicher- Wassererwärmer schichtweise entladen. Ist die Temperatur am Speicher- Wassererwärmer soweit entladen dass am Temperatursensor (5) kaltes Wasser ansteht, wird der obere Speicherbereich von der Kesselanlage nachgeheizt. Der untere Speicherbereich bleibt für die Beheizung durch die Solaranlage reserviert.