Solarthermie

Inhalt

Prinzipskizze
Grundlagen
Komponenten
Kollektoren
Rohrleitungen
Solarflüssigkeit
Solarstation
Solarspeicher
Ausdehnungsgefäß
Solarregelung
Planung 

 

Prinzipskizze

Heizungsunterstützung

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.

 

Dachneigung

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

 

Globalstrahlung 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.

SNomogramm

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
(ohne die Fläche für Warmwasser)

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

Flachkollektor

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

Röhrenkollektor

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

Solarleitung

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

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

Schichtenspeicher

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

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

Solarregler

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.

S TSOL

 

weitere Infos

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