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Solaranlagen für Heizung und Brauchwarmwasser
Thermische Solaranlagen für Heizung und Brauchwarmwasser
Berühren Sie erst die Sonne und dann die Wolke
Eine grosse Kollektorfläche und ein grosser Warmwasserspeicher
Eine Solaranlage für Heizung und Brauchwarmwasser benötigt einen grossen Warmwasserspeicher. Je mehr Wasser er enthält, umso mehr Energie kann er speichern, um die weniger sonnigen Tage zu kompensieren.
Die Oberfläche von thermischen Sonnenkollektoren muss mindestens 10% der Wohnfläche betragen. Und die Kollektoren müssen natürlich von den Sonnenstrahlen der im Winter tief am Himmel stehenden Sonne gut erreicht werden.
Berühren Sie erst die Sonne und dann die Wolke
Wenn die Sonne ausreichend Energie liefert
Die Sonne scheint genügend stark: der Heizkessel (oder die Wärmepumpe) muss keine zusätzlich Wärme erzeugen.
Im Innern des Warmwasserspeichers befindet sich ein weiteres Behältnis, in dem Wasser aus dem Wasserhahnen wie in einem Wasserbad leicht erwärmt wird. Der Wasserkreislauf für warmes Brauchwasser für Küche und Bad verläuft vollständig getrennt von demjenigen, der mit dem Heizkessel und der Bodenheizung bzw. den Radiatoren verbunden ist.
Wenn nicht genug Sonnenenergie vorhanden ist
Die Sonnenenergie reicht nicht aus, um die gewünschte Heiz- und Brauchwarmwasser-Temperatur zu erzeugen: Die Heizung (oder die Wärmepumpe) schaltet sich automatisch ein, um die Wassertemperatur im oberen Bereich des Warmwasserspeichers auf das gewünschte Temperaturniveau zu heben.
Um die Sonnenenergie voll ausnutzen zu können, muss das Gebäude gut isoliert sein, und idealerweise besitzt es eine Bodenheizung (Niedertemperaturheizung) oder grossfläche Radiatioren.
Thermische Sonnenkollektoren können nahezu überall installiert werden
Die Heizung mit thermischen Sonnenkollektoren ist das System, das bezüglich Herstellung und Betrieb die kleinsten Schadstoff- und CO2-Emissionen verursacht. Um den Wärmebedarf vollständig mit Sonnenenergie zu decken, benötigt man eine grosse Solaranlage, denn diese muss selbst in Wintern mit sehr tiefen Temperaturen die Gebäudeheizung gewährleisten können. Die meisten Installationen sind auf eine etwas geringere Abdeckung ausgelegt (bis 80%), und ziehen zur Unterstützung eine andere Heizquelle bei.
In der Schweiz decken einige Demonstrations-Einfamilien- und Mietshäuser 100% ihres Wärmebedarfs für Heizung und warmes Brauchwasser allein mit Sonnenenergie ab. Um diese Leistung erbringen zu können, sind sie nicht nur sehr gut isoliert und mit einer grossen Fläche von Sonnenkollektoren ausgerüstet, sondern besitzen zusätzlich auch einen sehr grossen, zylindrischen und stockwerkübergreifenden Wasserspeicher (zum Beispiel mehr als 200 m3 für 8 Wohnungen). Ein so grosses und sehr gut isoliertes Speichervolumen (so genannter Saisonspeicher, Solartank oder Solarheizungsspeicher) ermöglicht es, die Sonnenwärme gegen Ende des Herbsts zu speichern, um im Hochwinter darauf zurückgreifen zukönnen.
Gebäude mit einer weniger spektakulären Architektur können die Solarheizung nutzen, ohne auf vollständige Wärmeautonomie zu setzen, wenn sie eine andere Wärmequelle als Zusatzheizung besitzen: Holzofen, Wärmepumpe oder Brennstoffheizung. Die Fläche der Kollektoren muss natürlich grösser sein als bei der alleinigen Produktion für Warmwasser; sie entspricht in etwa 10 bis 20% der Wohnfläche.
Die Kollektoren auf den Sonnenstand im Winter ausrichten
Damit die Kollektoren effizient zur Heizung beitragen können, werden sie üblicherweise etwas aufgerichtet, damit sie der im Winter tiefstehenden Sonne gerade gegenüberliegen. In diesem Fall bringen die Kollektoren weniger Leistung im Sommer, wenn die Sonne hoch steht, aber ihre grosse Oberfläche genügt immer noch zur Produktion von Brauchwarmwasser.
Auch für ein Gebäude, das nur einen Teil seiner benötigten Heizwärme mit Sonnenenergie abdeckt, ist die Installation im Heizungsraum komplizierter und raumfüllender als für ein System, das nur die Warmwasserproduktion mit der Sonne vornimmt. Eine Lösung besteht darin, einen grossen Boiler anzuschaffen, in dessen Innern verschiedene Abteile liegen, wovon eines als Wärmereserve für die Heizung der Räume dient und im anderen das Brauchwarmwasser für den Hausgebrauch erwärmt wird. Die Hersteller bieten hierfür verschiedene, gut bewährte Standardsysteme an.
Die Sonnenwärme während der Nacht nutzen
Die Kollektoren produzieren vor allem in der Mitte des Tages Wärme – dann, wenn die Sonnenenergie auch durch die Fenster in die Räume dringt. Deshalb ist es von Interesse, eine Bodenheizung einzubauen. Mit einer dicken Estrichschicht (12 bis 18 cm) kann der Moment, in dem die Wärme an den Raum abgegeben wird, hinausgezögert werden, und diese Isolierschicht trägt deshalb abends zum Wärmekomfort bei, dann nämlich, wenn die Kollektoren keine Wärme mehr einfangen (Phasenverschiebung bei der Wärmeabgabe). Sind die Leitungsrohre der Kollektoren direkt im Fussboden verlegt, können sie im Sommer auch als Klimaanlage dienen: wird die Flüssigkeit des Kreislaufsystems der Kollektoren in der Nacht umgewälzt, kühlt sie den Fussboden (free-cooling).
Benutzt das Gebäude als Zusatzheizung eine Wärmepumpe, die mit Erdwärmesonden Energie aus dem Erdreich schöpft, lässt sich ein System einrichten, um die saisonale Wärme zu speichern (wenn sich die geologische Umgebung dafür eignet): Im Sommer wird der Wärmeüberschuss der Sonnenkollektoren in den Boden geleitet, von wo er im Winter wieder zurückgewonnen wird.
Thermische Sonnenkollektoren zur Produktion von Heiz- und Brauchwarmwasser sind am geeigneten Ort :
- Wenn das Gebäude im Winter eine gute Sonnenexposition geniesst, und wenn eine Fläche mit einer Entsprechung von mindestens 10-20% der Wohnfläche mit Kollektoren bekleidet werden kann.
- Wenn das Gebäude eine gute Wärmedämmung aufweist, so dass mit Niedrigtemperatur geheizt werden kann (25°C-35°C): Bodenheizung (Solar- Bodenheizung) oder Heizkörper mit grosser Oberfläche für grösstmögliche Wärmeabgabe.
- Wenn eine andere zusätzliche Heizquelle vorhanden ist, falls die Solaranlage den vollen Deckungsgrad nicht erreicht.
- Wenn der Hersteller eine "VLG-Validierte Leistungsgarantie Solarwärme" (Swissolar).
- Wenn man mit durchflussreduzierenden Wasserhähnen und Duschköpfen sowie Badewannen mit kleinem Inhalt sparsam mit dem Warmwasser umgeht.
- Wenn man den im Sommer produzierten Wärmeüberschuss nutzen kann: Waschmaschinen und Geschirrspüler mit Warmwasseranschluss; Abgabe von Wärme für die Warmwasserproduktion an ein Nachbargebäude; Speicherung der saisonalen Sonnenwärme im Erdreich für die Nutzung von Erdwärme.
Solardachrechner von EnergieSchweiz
www.swissolar.ch, schweizerischer Fachverband für Sonnenenergie
Validierte Leistungsgarantie Solarwärme (VLG). Die VLG stellt sicher, dass Solarwärmeanlagen gemäss dem Stand der Technik gebaut werden und die Offerten vollständig sind. Die VLG ist Bestandteil des von Swissolar initiierten Qualitätsmanagementsystems "QM-Solarwärme" für Solarwärmeanlagen.
www.jenni.ch, Beispiele für 100% solar beheizte Gebäude