Gebäudeenergieberatung

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Solaranlagen

Die Sonne als Energiequelle

Die Sonne sendet mit Ihrer Wärmestrahlung jährlich etwa 5000 mal mehr Energie zur Erde, als die Weltbevölkerung in einem Jahr benötigt.

Im Durchschnitt fällt in Deutschland pro Jahr eine Strahlungsenergie von ca. 1.100 kWh/m2xa ein. Die Sonnenscheindauer beträgt in den sonnigsten Gebieten der Erde ca. 3.500h. In Deutschland liegt der Wert zwischen 1.300 und 1.900h.

In Deutschland gibt es 3 Solar-Klimazonen. Für die mittlere tägliche Globalstrahlung ergeben sich folgende Näherungswerte:

Winter: 1,0 kWh/m2xd
Frühling/Herbst: 2,5 kWh/m2xd
Sommer: 5,0 kWh/m2xd

Bauteile einer Solaranlage

- Kollektoren
- Solarspeicher
- Solarkreis (Rohrleitungen, Pumpe, Membranausdehnungsgefäß, Sicherheitsventil, Armaturen)
- Regelung
- Nachheizung

Sonnenkollektoren

Aufgabe: Aufnahme der Sonnenstrahlung, Umwandlung in Wärme und Wärmeabgabe an ein Wärmeträgermedium.

Man unterscheidet in folgende Kollektortypen:
Flachkollektoren
Vakuum Flachkollektoren
Vakuum Röhrenkollektoren

Kollektorausrichtung

Die Kollektorausrichtung sollte so gewählt werden, dass sich für den Hauptnutzungszeitraum ein Optimum an Sonneneinstrahlung ergibt.

Will man ganzjährig, z.B. zur Warmwasserbereitung die Solaranlage nutzen, wäre ein Kollektor-Neigungswinkel von ca. 40°C ein guter Kompromiss.

Wenn Solarkollektoren zur Unterstützung der Raumheizung eingesetzt werden sollen, sollte die Kollektorfläche so ausgelegt werden, dass eine möglichst hohe Bestrahlung im Winterhalbjahr erfolgt.

Für einen nach Süden (Azimutwinkel = 0) ausgerichtetem Kollektor ergibt sich demnach für einen Horizontalwinkel von 60°C eine optimale Sonneneinstrahlung im Winter (flacher Sonnenstand).

Zur optimalen Energieausbeute im Sommer (steiler Sonnenstand) ist eine Kollektorneigung von 20°C am besten geeignet.

Energieeinsparung

Bei der Warmwasserbereitung können jährlich etwa 50 bis 60% des Wärmebedarfs mit Sonnenenergie gedeckt werden. Im Sommer wird der gesamte Energiebedarf für die Warmwasserbereitung durch die Solaranlage gedeckt, im Winter erfolgt eine Nachheizung über den Heizkessel.

Raumheizungsunterstützung + Warmwasser
Die Stiftung Warentest ermittelte 1998 in einem Test für Einfamilienhäuser die solare Deckungsrate von Solaranlagen für Warmwasser und Heizung.

Der Deckungsgrad lag bei einem Einfamilienhaus, gebaut nach der Wärmeschutzverordnung von 1995 mit einem Jahresenergiebedarf von 14.900 kWh, bei etwa 20%. Diese Untersuchung bezog sich auf Solaranlagen mit 12 m2 Flachkollektoren einschließlich eines 700 Liter Speichers.

Bei Musteranlagen mit 15 bis 20 m2 Kollektorflächen und einem Pufferspeicher mit 1500 Liter konnten Deckungsraten von bis zu 33% erzielt werden.