Auslegung von Solaranlagen

Solarenergie nutzen – dies wird in der heutigen Zeit immer wichtiger. Umfangreiche Förderprogramme machen den Einsatz von eigenen Solaranlagen auf dem Dach des Eigenheims attraktiv. Um die Solarenergie optimal zu nutzen, müssen die Kollektoren optimal geplant und dimensioniert sein. Anfangs steht die Frage, ob die Solaranlagen nur zur Warmwasseraufbereitung dienen soll oder als komplette Heizunterstützung.

Dimensionierung, Speichergröße und Kollektorfläche

Beim Einsatz von Solaranlagen müssen der Bedarf, also die Dimensionierung, die gewählte Speichergröße und die Kollektorfläche in einem optimalen Verhältnis zueinander stehen. Eine zu große Anlage bedeutet nicht nur höhere Anschaffungskosten, sondern birgt auch Probleme. Nicht genutzte Wärme wird bei einer zu großen Anlage nicht aus den Kollektoren abtransportiert. Dies führt dazu, dass die Solaranlage bei zu hohen Temperaturen still steht. Dasselbe Problem tritt auf, wenn der Speicher im Verhältnis zur Kollektorenfläche zu klein ist. Ist der Speicher hingegen zu groß gewählt, springt die Heizung zu oft mit an, um die erforderliche Heizleistung zu erbringen.

Dimensionierung, Speichergröße und Kollektorfläche

Beim Einsatz von Solaranlagen müssen der Bedarf, also die Dimensionierung, die gewählte Speichergröße und die Kollektorfläche in einem optimalen Verhältnis zueinander stehen. Eine zu große Anlage bedeutet nicht nur höhere Anschaffungskosten, sondern birgt auch Probleme. Nicht genutzte Wärme wird bei einer zu großen Anlage nicht aus den Kollektoren abtransportiert. Dies führt dazu, dass die Solaranlage bei zu hohen Temperaturen still steht. Dasselbe Problem tritt auf, wenn der Speicher im Verhältnis zur Kollektorenfläche zu klein ist. Ist der Speicher hingegen zu groß gewählt, springt die Heizung zu oft mit an, um die erforderliche Heizleistung zu erbringen.

Welche Größe des Speichers muss also gewählt werden?

Wird die Solaranlage ausschließlich zur Warmwasseraufbereitung eingesetzt, gilt als Faustregel ungefähr das Doppelte des täglichen Bedarfs an Speichervolumen. Man rechnet durchschnittlich ca. 35-40 Liter Warmwasser von 60°C für eine Person. Dies entspricht also einem Speichervolumen von 80Litern pro Tag.

Dem Bedarf für die Heizunterstützung liegt eine andere Berechnung zu Grunde. Sie wird nach der vorhandenen Kollektorenfläche pro Quadratmeter berechnet. Man plant pro Quadratmeter Kollektoren ungefähr 50 Liter Speichervolumen ein, bei Vakuum-Röhrenkollektoren geht man von 65-70 Litern Speichervolumen aus.

Warmwasseraufbereitung oder Heizungsunterstützung

Eine Solaranlage zur Warmwasseraufbereitung stellt aufgrund der relativ niedrigen Anschaffungskoten eine kostengünstige Variante der Nutzung von solarer Energie dar. Die Gründe für den Einsatz einer Solaranlage liegen auf der Hand. Zum einen werden konventionelle Brennstoffe und damit Kosten eingespart, zum anderen die empfindliche Umwelt geschützt. Bei der Warmwasseraufbereitung wird die Energie aus der Solaranlage genutzt, um das Brauchwasser auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen. Der Heizkessel schaltet sich komplett ab oder wirkt nur unterstützend. Sind Solarkollektoren integriert, wird die nicht genutzt Energie gespeichert und kann später zur Warmwasseraufbereitung genutzt werden. Dies führt nicht nur zu einer erheblichen Brennstoffersparnis, sondern auch zu Einsparungen für Wartungen, Reparaturen und Verschleißteilen.

Beim Einsatz im Rahmen der Heizunterstützung wird die Fläche entsprechend höher dimensioniert. Im Sommer kann so die doppelte Energiemenge produziert und anschließend zwischengespeichert werden. Die gespeicherte Energie kann dann an Tagen ohne Sonne wiederverwendet werden.

Ist die Solaranlage größer dimensioniert, entsteht ein hohes Volumen an Überenergie. Da die Solaranlage jedoch jeden Tag läuft, produziert sie auch fast täglich – wenn auch an Regentagen in sehr geringem Maße – neue Energie. Die nicht genutzt Energie kann z.B. als Restwärme genutzt werden um Kellerräume vor Kondensation zu schützen oder Schwimmbäder zu temperieren.

Die passende Kollektorenfläche

Wird die Solaranlage zur Warmwasseraufbereitung genutzt, reicht eine relativ kleine Fläche aus. Man plant ungefähr 1-1,5 Quadratmeter pro im Haushalt lebender Person. Um die Kollektorenfläche für die Heizunterstützung zu ermitteln, berechnet man den Mittelwert zwei verschiedener Faktoren. Geht man wie bei der Warmwasseraufbereitung von der Personenanzahl aus, geht man von ca. 2,5 Quadratmetern pro Person aus.

Berechnet man die Kollektoren anhand der Wohnfläche, geht man von einem Quadratmeter Kollektorenfläche pro 10 Quadratmetern Wohnfläche aus.
Bei der Berechnung sollte man also die im Haushalt lebenden Personen und die Wohnfläche berücksichtigen. Der Mittelwert ergibt 1,25 Quadratmeter pro Person + 0,5 Quadratmeter pro 10 Quadratmeter Wohnfläche.

Bei einem durchschnittlichen 4-Personen Haushalt in einem Einfamilienhaus mit 130 Quadratmeter Wohnfläche ergibt sich also für die Warmwasseraufbereitung eine Kollektorenfläche von ca. 5 Quadratmetern, wie folgt berechnet: (4x1+4x1,5)/2=5
Bei der Heizunterstützung ergibt sich ein Bedarf von ca. 11,5 Quadratmetern: 1,25x4 + (130/10)*0,5=11,5

Auslegung von Solaranlagen – Was muss ich beachten?

  • Wichtig ist die Entscheidung zu welchem Zweck die Solaranlage genutzt werden soll: Warmwasseraufbereitung, Heizungsunterstützung oder sogar eingeplante Restwärmenutzung
  • Anhand dieser Entscheidung muss die Kollektorenfläche entsprechend ausgelegt werden, bei der Warmwasseraufbereitung wird diese geringer ausfallen als bei der Heizungsunterstützung
  • Wichtig ist die genaue Abstimmung von Dimensionierung, Speichergröße und Kollektorenfläche zur optimalen Nutzung der Solaranlage