Solaranlage: Aufbau, Funktion und Einsatz
Eine Solaranlage nutzt die kostenfreie Energie der Sonne, um das Trinkwasser zu erwärmen oder die Heizung zu unterstützen. Sie kommt sowohl im Neubau wie auch bei der Sanierung zum Einsatz und hilft, die Heizkosten spürbar zu senken. Die folgenden Abschnitte geben einen Überblick über den Aufbau und die Funktionsweise einer Solaranlage. Sie informieren über die verschiedenen Einsatzgebiete und zeigen, wie sich eine Solarthermieanlage steuern lässt.
Aufbau und Funktion einer Solaranlage
Eine thermische Solaranlage besteht aus Kollektoren, einem Speicher und einem Solarkreislauf, der beide Komponenten miteinander verbindet. Die Kollektoren befinden sich in der Regel auf dem Dach. Sie sind optimal zur Sonne ausgerichtet und fangen die wärmenden Strahlen auf. Haben die Kollektoren die Strahlungsenergie der Sonne in Wärme umgewandelt, übertragen sie diese auf eine Solarflüssigkeit. Zum Einsatz kommt dabei meist ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, das auch an sehr kalten Wintertagen nicht einfrieren kann. Das Medium nimmt die Energie der Solaranlage auf, erwärmt sich und strömt angetrieben von einer Pumpe zu einem Wärmespeicher . An diesen gibt es die mitgeführte Wärme ab, bevor die Solarflüssigkeit mit geringerer Temperatur zu den Kollektoren zurückfließt. Die thermische Energie erwärmt das Trink- oder Heizungswasser im Speicher, das bis zum Bedarf im Haus in diesem lagert.
Einsatzbereiche für die Solarthermie
Eine Solaranlage lässt sich in Wohngebäuden vor allem für die Trinkwassererwärmung und/oder die Heizungsunterstützung einsetzen. Eine Solaranlage für Warmwasser ist vergleichsweise klein. Die Kollektoren haben eine Fläche von 1 bis 1,5 Quadratmeter pro Person und gewinnen genau so viel Energie, dass sich der Bedarf an Trinkwasser im Sommer abdecken lässt
Im Laufe eines Jahres erreichen die Anlagen eine durchschnittliche Deckungsrate von 60 Prozent. Das heißt: Konventionelle Wärmeerzeuger müssen nur noch 40 Prozent der thermischen Energie für die Warmwasserbereitung abdecken. Die übrigen 60 Prozent kommen kostenfrei von der Sonne.
Ein zweiter Einsatzbereich ist die Unterstützung der Heizung. Damit das funktioniert, sind vergleichsweise große Kollektorflächen erforderlich. Experten empfehlen eine Mindestfläche von 1 Quadratmeter pro 10 Quadratmeter Wohnfläche. Die Solaranlage speist dabei einen Wärmespeicher , der thermische Energie bevorratet und bei Bedarf an die Raumheizung oder die Warmwasserbereitung abgibt.
Durchschnittliche Anlagen können auf diese Weise etwa 15 bis 30 Prozent des jährlichen Wärmebedarfs abdecken. Die konventionelle Heizung muss selbst nur noch 70 bis 85 Prozent des Energiebedarfs decken und die Heizkosten sinken spürbar.
Eine Solaranlage steuern: Darauf kommt es an
Um die Solar-Heizung steuern zu können, ist eine sogenannte Solarstation nötig. Diese enthält neben dem Regler auch Pumpen und sicherheitsrelevante Bauteile. Darunter ein Sicherheitsventil und ein Ausdehnungsgefäß. Der Regler ist dazu mit Sensoren verbunden, die zumindest die Speicher- und Kollektortemperaturen messen. Sind die Kollektoren wärmer als die installierten Speicher im Haus, startet die Heizungspumpe, um Wärme vom Dach zu holen. Wären die Kollektoren kühler als die Speicher, könnte wertvolle Heizwärme an die Umwelt verloren gehen. Um das zu verhindern, stoppt der Solarregler in solch einem Fall die Solarpumpe.
Darüber hinaus können Solarregler eine Vielzahl weiterer Aufgaben übernehmen. Ein Beispiel ist das Anfordern der Zusatzheizung. So lassen sie zum Beispiel eine Brennwertheizung starten, wenn die Speichertemperatur unter einen voreingestellten Wert absinkt.
Das könnte zum Beispiel bei einem sehr hohen Wärmebedarf im Haus oder geringen Einstrahlungsgewinnen der Solaranlage an trüben Tagen der Fall sein.