Solarthermie
Inhalt
Prinzipskizze
Grundlagen
Komponenten
Kollektoren
Rohrleitungen
Solarflüssigkeit
Solarstation
Solarspeicher
Ausdehnungsgefäß
Solarregelung
Planung
Prinzipskizze
Quelle: s-power Entwicklungs-und Vertriebs GmbH Meppen
Abbildung: Solare Heizungsunterstützung und Warmwasserbereitung.
Grundlagen
Ist mein Dach für eine Solaranlage geeignet?
Ein ideales Dach für eine Solaranlage ist Richtung Süden ausgerichtet, die optimale Dachneigung ist abhängig vom Verwendungszweck der Solaranlage.
Den Einfluss der Neigung und Ausrichtung auf den Ertrag zeigen die folgenden Grafiken auf.
Quelle: Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg
In Deutschland ist neben der direkten Sonnenstrahlung auch ein hoher Anteil an diffuser Strahlung vorhanden.
Aufgrund dessen sind auch Dächer mit einer Abweichung von der optimalen Dachneigung noch für die Solarheizung geeignet.
Jahresmittel der täglichen Globalstrahlung für Würzburg
Quelle: DWD
Optimale Dachneigungen
| Schwimmbaderwärmung | 0o bis 30o |
| Warmwasser | 20o bis 40o |
| Heizungsunterstützung | 32o bis 52o |
| Heizungsunterstützung (hoher Deckungsbeitrag) | 52o bis 90o |
Auslegung einer Solaranlage
Der Verwendungszweck bestimmt die Größe einer Solaranlage.
Warmwasser
Mit einem Nomogramm lässt sich eine Solaranlage für Warmwasser überschlägig dimensionieren.
Beispiel
- 4 Personen
- Warmwasserbedarf 40 Liter / Tag
- 60% des Warmwassers sollen von der Sonne erzeugt werden (Deckungsgrad)
- Standort: Norddeutschland
- Dach nach Süden ausgerichtet
- Dachneigung 40o
Ergebnis
- Speichervolumen 300 Liter
- min. 5,3 m2Flachkollektor
Heizungsunterstützung
Überschlägig rechnet man (abhängig vom Kollektortyp) nach folgenden Formeln
- Flachkollektor Wohnfläche [m2] x 0,07 = Kollektorfläche [m2]
- Röhrenkollektor Wohnfläche [m2] x 0,05 = Kollektorfläche [m2]
Kollektorfläche gesamt
Fläche Heizungsunterstützung + Fläche Warmwasser = Gesamtfläche
Komponenten
Eine Solarthermieanlage besteht aus
- Kollektor (Flach- oder Röhrenkollektor)
- Rohrleitungen (verbinden die Kollektoren über die Solarstation mit dem Speicher)
- Solarflüssigkeit (transportiert die Wärme in den Rohrleitungen zum Speicher)
- Umwälzpumpe (wälzt die Solarflüssigkeit um)
- Armaturen (zum Befüllen, Entleeren und Entlüften)
- Sicherheitseinrichtungen (Sicherheitsventil, Druckanzeige, Ausdehnungsgefäß)
- Solarspeicher (Trinkwasser-, Pufferspeicher)
Kollektoren
Flachkollektoren
Quelle: Bosch Thermotechnik
Ein Flachkollektor oder Vakuum Flachkollektor kann bis zu 82 % der Energie der Sonne in Wärme umwandeln.
Die thermischen Verluste des Kollektors sind vergleichsweise gering.
Durch den günstigen Preisaufgrund des einfachen Aufbaus wird der Flachkollektor in der Solarthermie vor allem bei der Warmwassererzeugung am häufigsten eingesetzt.
Röhrenkollektoren
Quelle: s-power Entwicklungs-und Vertriebs GmbH Meppen
Der Wirkungsgrad eines Röhrenkollektors ist bis zu 30 % höher als der des Flachkollektors.
Die aufwändigere Herstellung schlägt sich auch im Preis nieder.
Rohrleitungen
Die Verbindung zwischen dem Kollektorfeld und dem Speicher wird durch ein gut isoliertes (Spezialisolierung) Rohrleitungssystem aus glatten Kupferrohren oder Edelstahlwellrohr ausgeführt.
Solarflüssigkeit
Eigentlich wäre Wasser das beste Medium um Wärme zu übertragen.
Bei üblichen Betriebstemperaturen von ca. -20oC bis 280oC ist Wasser jedoch nicht geeignet.
Deshalb werden in Solaranlagen Gemische aus Wasser und Glykolverwendet.
Solarstation
Quelle: s-power Entwicklungs-und Vertriebs GmbH Meppen
In der Solarstation sollte eine elektrisch hocheffiziente Umwälzpumpe eingebaut sein.
Der Tausch einer vorhandenen Pumpe gegen eine Hocheffizienzpumpe ist oft nicht möglich, da die Solarregelung diese meist nicht ansteuern kann.
Solarspeicher
Quelle: Tisun
Die solare Wärmeenergie wird in einem Speicher eingelagert.
Die Größe dessen ermittelt man nach der Formel
Kollektorfläche x 50 bis 70 Liter = Volumen des Speichers [Liter]
Die Trinkwasserbereitung sollten hygienisch einwandfrei (legionellenfrei) erfolgen.
Ausdehnungsgefäß
Quelle: s-power Entwicklungs-und Vertriebs GmbH Meppen
Eine der sensibelsten Komponenten einer Solaranlage ist das Membranausdehnungsgefäß (MAG).
Dieses ist für die Eigensicherheit der Anlage verantwortlich. Während eines Urlaubs, Stromausfalls oder bei nicht benötigter Heizungsunterstützung in den warmen Monaten verhindert das MAG, dass die Anlage nicht zerstört wird.
In jeder Solaranlage entsteht durch die hohen Temperaturen im Kollektor Dampf.
Diesen aufzunehmen ist nicht Aufgabe eines MAG, dazu wird ein Vorschaltbehälter in größeren Anlagen eingesetzt.
Solarregelung
Quelle: s-power Entwicklungs-und Vertriebs GmbH Meppen
Das Gehirn jeder Solaranlage ist die Solarregelung.
Diese vergleicht über Fühler im Kollektor und im Speicher die Temperatur und steuert die Umwälzpumpe.
Planung
Mit diesem kostenlosen Onlinerechner können Sie ihre thermische Solaranlage selbst berechnen.
Klicken Sie einfach das Bild mit der Maus an.
weitere Infos
Detailinformationen Speichersysteme
In Deutschland scheint zu wenig Sonne
PV oder Solarthermie?
