Solaranlage zur Wassererwärmung

Die Sonnenenergie bietet die günstigste Möglichkeit umweltneutral zu heizen. Das Hauptproblem der heiztechnischen Nutzung dieser Energiequelle besteht in der zeitlichen Verschiebung zwischen solarem Energieangebot und Heizbedarf.

Der Energiebedarf eines Hauses im Detail.

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Die direkte Nutzung der Solarenergie beschränkt sich daher meist auf die Warmwasserbereitung im Sommer. Zum ganzjährigen Heizen mit Sonnenenergie bedarf es daher einer Speicherung der im Sommer gewonnen Solarwärme bis in die Wintermonate. Erste Projekte hierzu wurden in Deutschland bereits erfolgreich realisiert, der wirtschaftliche Einsatz dieser saisonalen Speicher setzt allerdings eine Nahwärmeversorgung mehrerer angeschlossener Verbraucher voraus.

Die Umsetzung der Sonnenstrahlung in Wärme für den Fall der Wassererwärmung erfolgt in der Regel in Flachkollektoren. Diese bestehen aus einem mit Wärmeträger gefüllten Absorber in einem wetterfesten und wärmegedämmten Gehäuse. Der Absorber ist eine Metall- oder Kunststoffplatte mit integriertem Strömungskanal für den Wärmeträger (frostsicheres und lebensmittelunbedenkliches Fluid). Die schwarze Oberfläche absorbiert die kurzwellige Sonnenstrahlung und setzt sie in Wärme um, die sofort in den Wärmeträger abfließt. Die der Sonne zugewandte Seite ist mit einer transparenten Glas- oder Acrylabdeckung versehen, die die kurzwellige Sonnenstrahlung zwar ungehindert hindurch, die längerwellige Wärmestrahlung des Absorbers jedoch nicht wieder hinausläßt (Treibhauseffekt).

Die wesentlichen Komponenten einer solaren Wassererwärmungsanlage in einem bivalenten, also zwei verschiedene Energieträger nutzenden Heizsystem sind:

Kollektoren:
In der Regel Flachkollektoren, seltener Röhrenkollektoren, zur Wandlung der Sonnenstrahlung in Wärme bei gleichzeitiger Übertragung an eine Wärmeträgerflüssigkeit.

Komplettstation:
Beinhaltet alle sicherheitstechnischen Komponenten einschl. Pumpe, Volumenstrom-Regulierventil, Regelung und Ausdehnungsgefäß.

Wärmeträger:
In der Regel höherwertige Alkohole (Glykole), bei speziellen Konstruktionen auch Wasser. Hauptkriterien sind toxische Unbedenklichkeit, Korrosionsneutralität und Frostsicherheit
solarer Heizkreis Rohrverbindung zwischen Kollektor und Wärmespeicher bzw. Wärmetauscher.

Wärmespeicher:
Auslegung hinsichtlich seiner Kapazität so, dass die naturgemäßen Schwankungen der Sonnenenergiedarbietung überbrückt werden können. Er kann entweder als Heiz- oder direkt als Warmwasserspeicher konzipiert sein.

Richtwerte für die Dimensionierung von Solaranlagen für die Warmwasserbereitung sind:

· Kollektorfläche 1,5 bis 2m² / Person
· Speichergröße 50 bis 70 l / m² Kollektorfläche

Mit der Solaranlage können etwa 50 l Öl bzw. m³ Gas pro Jahr und Quadratmeter Kollektorfläche eingespart werden.