Thermische Solarenergie

Thermische Solarenergie wird durch Kollektoren gewonnen.

Es werden unterschieden:

• Flachkollektoren
• Röhrenkollektoren

Die optimale Ausrichtung sind: Süden mit ca. 45° Neigung. Bei Heizungsunterstützung kann auch eine steilere Neigung sinnvoll sein. Dann ist die Effektivität im Sommer zwar etwas schlechter, dafür jedoch in der Übergangszeit und im Winter besser.

Flächenangaben

In öffentlich-rechtlichen Nachweisen ist in der Regel die Aperturfläche A_c (entspricht der Fläche A_a nach DIN EN ISO 9488) angegeben. Die Aperturefläche ist die mit Sonnenlicht bestrahlte Fläche. Es ist weder die Bruttofläche des Kollektors (Außenabmessungen des Kollektors), noch die Absorberfläche (Nettofläche).

In DIN EN ISO 9488 [2001-03] werden folgende Flächen definiert:

• Aperturfläche A_a: größte projizierte Fläche, durch die unkonzentrierte Sonnenstrahlung in den Kollektor eintritt (ohne durchsichtige Anteile bei Röhrenkollektoren zwischen den Röhren)
• Brutto-Kollektorfläche A_G: größte projizierte Fläche eines vollständigen Sonnenkollektors, ohne Vorrichtung für die Befestigung und die Rohrleitungsverbindung (jedoch einschließlich Rahmen)
• Absorberfläche A_A: Fläche des Absorbers

In DIN EN 12975-1 [2018-09] wird die Bezugsfläche des Kollektors A_Sol abhängig vom Prüfverfahren definiert:

• A_Sol = A_G (Bruttofläche) bei Prüfungen nach DIN EN ISO 9806 [2018-04]/[2014-06]
• A_Sol = A_a (Aperturfläche) bei Prüfungen nach DIN EN 12975-2 [2006-06]

Dimensionierung für die Trinkwassererwärmung

Einfamilienhaus 4 Personen: Deckungsrate 65% = 5 m² Kollektorfläche(Flachkollektoren) bzw. 3-4 m² (Röhrenkollektoren), Solarspeicher ca. 300-400l.

Die Dimensionierung von Solaranlagen für die Trinkwassererwärmung ist vor allem vom Warmwasserbedarf abhängig. Idealerweise sollten Verbrauchswerte vorhanden sein. Möglich ist auch eine temporäre Installation eines Zählers über einen Zeitraum von mind. 2-4 Wochen (Kosten ca. 100-200 € [Preisstand 2010])

Dabei sollte etwa mit folgenden Parametern gerechnet werden:

• 1,5 m² Flachkollektoren pro Pers.
• 1,2 m² Röhrenkollektoren pro Pers.
• mind. 40 l/m² Flach-Kollektor für den Speicher (Faustformel: ca. 50-70 l/m² Kollektorfläche)

Ein großer Pufferspeicher hilft nicht in jedem Fall, da es dann zu hohen Speicherverlusten kommen kann. Nicht benötigte Speicheranschlüsse führen zu unnötigen Wärmeverlusten. Pro Anschlussstutzen kann es im heißen Bereich des Speichers zu Wärmeverlusten von 80 kWh/a kommen. Die max. Speichertemperatur liegt meist bei 55-65°C.

Bei Kaskadenschaltungen erhöht sich die Speicheroberfläche. Durch Anschlüsse und Rohrleitungen entstehen weitere Wärmeverluste. Kaskadenschaltungen eignen sich daher oft nur bei großen Gebäuden.

Dimensionierung für Trinkwassererwärmung mit Heizungsunterstützung

Problematisch bei der größeren Dimensionierung von Solaranlagen mit Heizungsunterstützung ist die eher geringere Ausbeute an Solarenergie im Winter (November-Februar). In der Übergangszeit ist der Solarertrag zwar höher (März-Mai und September-Obkober), jedoch benötigen gerade gut gedämmte Gebäude in dieser Zeit relativ wenig Heizenergie.

Im Sommer sollte man die thermische Belastung der Solaranlage beachten. Die Bauteile im Solarkreislauf müssen den zu erwartenden Belastungen entsprechend ausgelegt werden z.B.:

• Sicherheitsventile
• Membranausdehnungsgefäße

Außerdem kann die Haltbarkeit des Wärmeträgermediums bei zu starker Überhitzung auf wenige Jahre sinken.

Dimensionierung:

• 2,5 m² Flachkollektor pro Person
• 2,0 m² Röhrenkollektor pro Person

Die max. Temperatur im Solarspeicher liegt meist bei 85-90°C.

Siehe auch: Solarenergie, Wasserverbrauch