Montag, 26.10.2009 | Autor: Bernhard Metzger/mb

Von der Sonne erwärmt

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Keine andere Energiequelle ist so umweltfreundlich wie die Sonne. Sie liefert jährlich rund 5.000 Mal mehr Energie als die gesamte Weltbevölkerung verbraucht - kostenlos. Auch in unseren - von der Sonne weniger verwöhnten - Breiten lässt sich die solare Einstrahlung gut nutzen, zum Beispiel mit Sollarkollektoren für die Heizung.

Solartechnik ist ein Schritt in Richtung umweltbewussteres Heizen. Eine Investition in die Zukunft, nicht nur, weil eine Solaranlage fossile Brennstoffe einspart. Wenn die Kosten für Gas, Kohle und Strom steigen, macht eine Solaranlage immer mehr Sinn. Ebenfalls, wenn in Zukunft gesetzliche Bestimmungen zu Schadstoffausstoß verschärft werden sollten.

Heizwasser miterwärmen

Mit einer optimal abgestimmten Solaranlage kann in einem Ein- oder Zweifamilienhaus 50 bis 60 Prozent des jährlichen Energiebedarfs und von Mai bis September der Bedarf für Trinkwassererwärmung und sogar die Erwärmung eines Schwimmbads fast vollständig gedeckt werden.

In der Übergangszeit und selbst bei klaren Wintertagen wird die Sonnenenergie zur Vorerwärmung genutzt. Sollte mehr Sonnenenergie vorhanden sein, kann sie auch Heizwasser miterwärmen. Das heißt, der Öl- oder Gasverbrauch wird reduziert und die Umwelt spürbar entlastet. Trotzdem muss meist eine zusätzliche Nacherwärmung durch einen Heizkessel erfolgen.

Solare Deckungsrate

Noch mehr Energie kann gespart werden, wenn die Waschmaschine und der Geschirrspüler mit solarerwärmtem Wasser arbeiten. Bekanntlich brauchen Waschmaschine und Geschirrspüler den Großteil des Strombedarfs für die Wasseraufheizung. Wird diese weitgehend von der Solaranlage übernommen, kann ein Vier-Personen-Haushalt etwa 50 bis 75 Euro Stromkosten pro Jahr sparen.

Ein hochwertiger Sonnenkollektor allein garantiert noch keinen optimalen Betrieb der Solaranlage. Vielmehr kommt es auf die komplette Systemlösung an. Hierbei müssen alle Komponenten (Sonnenkollektoren, Speicher-Wassererwärmer, Pumpstation, Leitungen und Regelung), welche für eine Solaranlage notwendig sind, optimal abgestimmt und ausgelegt sein.

Neigung der Kollektoren

Die Neigung der Kollektoren zur Erdoberfläche ist wichtig für ihre Energieaufnahme. Der optimale Neigungswinkel ist abhängig vom Nutzungszeitraum der Kollektoren, da sich der Sonnenstand im Verlauf des Jahres ändert.

Flachkollektoren

Flachkollektoren werden vorzugsweise zur Trinkwasser- und Schwimmbadwassererwärmung eingesetzt. Sie sind für die Montage auf geneigten Dächern geeignet.

Flachkollektoren sind die klassische Kollektorbauart. Hauptbestandteil ist der beschichtete Kupferabsorber. Er gewährleistet eine hohe Absorption der Sonnenstrahlung und eine geringe Emission der Wärmestrahlung. Auf das Absorberblech ist ein mäanderförmiges Kupferrohr aufgelötet, das vom Wärmeträgermedium durchströmt wird.

Die im Kollektor erwärmte Flüssigkeit (Wärmeträgermedium mit Kälteschutz) wird über ein Rohrleitungssystem in einen Wasserspeicher geleitet, in welchem ihre Wärme über einen Wärmetauscher an das Trinkwasser abgegeben wird. Danach wird sie abgekühlt zu den Kollektoren zurückgeleitet.

Vakuum-Röhrenkollektoren

Vakuum-Röhrenkollektoren werden zur Trinkwasser- und Schwimmbadwassererwärmung bzw. bedingt auch zur Raumbeheizung eingesetzt. Sie weisen bei höheren Differenzen zwischen Kollektortemperatur und Umgebungstemperatur einen besseren Wirkungsgrad als Flachkollektoren auf. Im Jahresmittel kann pro Quadratmeter Absorberfläche ein etwa 30 bis 50 Prozent höherer Sonnenenergiegewinn als mit Flachkollektoren erwartet werden.

Vakuum-Röhrenkollektoren eignen sich sowohl für geneigte Dächer als auch für Flachdächer. Der Neigungswinkel der Kollektoren muss mindestens 25 Grad betragen, um eine Zirkulation der Verdampferflüssigkeit im Wärmetauscherrohr zu gewährleisten.

Kollektorgröße

Die Kollektorgröße richtet sich insbesondere nach:

  • der Auswahl des Kollektortyps und dessen Wirkungsgrad,
  • der Neigung und der Ausrichtung der Kollektoren,
  • der zur Verfügung stehenden Sonnenenergie,
  • der Anwendung (Trinkwassererwärmung, Schwimmbad-wassererwärmung, Raumbeheizung).

Zur Bestimmung der erforderlichen Absorberfläche sollte diese beim jeweiligen Hersteller oder einem Fachbetrieb unter Zugrundelegung der individuellen Gegebenheiten ermittelt werden.

Normwasserverbrauch

Besonders wichtig für die Wirtschaftlichkeit einer Solaranlage ist die Dimensionierung des Warmwasserbedarfs. Dieser kann zwischen 20 bis 100 Liter pro Tag und Person variieren, ohne dass der Verbrauch von Wasch- und Spülmaschine eingerechnet ist.

Die Raumbeheizung durch Sonnenenergie stellt sich im Gegensatz zur Trinkwassererwärmung ungünstiger dar. Die Periode mit dem größten Sonnenenergieangebot ist gegenüber der Periode mit dem größten Heizenergiebedarf zeitlich versetzt.

Während der Wärmeverbrauch für die Trinkwassererwärmung über das ganze Jahr hindurch relativ konstant ist, besteht zu Zeiten des größten Wärmebedarfs für die Raumbeheizung nur ein sehr geringes Sonnenenergieangebot. Um eine Unterstützung der Raumbeheizung zu realisieren, muss die Absorberfläche relativ groß bemessen werden. Dadurch kann es im Sommer zu Stagnationen im Solarkreis kommen.

Genehmigung

Die Genehmigung von Solaranlagen ist nicht einheitlich geregelt. Ob Solaranlagen anzeige- oder genehmigungspflichtig sind, teilt das zuständige Bauamt mit.

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Es schreibt für Sie

Dipl.-Ing. (FH) Bernhard Metzger ist freier Sachverständiger für Schäden an Gebäuden, Mitglied im LVS, BGDS und BBauSV und Autor einschlägiger Fachliteratur.
Bernhard Metzger

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Für die Nutzung der Sonnenenergie gibt es attraktive Fördermittel. Auch viele Städte und Gemeinden unterstützen den Einbau von Kollektoren. Anträge und Fördervoraussetzungen gibt es bei Gemeindeverwaltungen und Bauämtern.