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Solare Trinkwassererwärmung

Die Trinkwassererwärmung ist die naheliegendste Anwendung für Sonnenkollektoranlagen. Der über das gesamte Jahr konstante Warmwasserbedarf lässt sich gut mit dem solaren Energieangebot kombinieren. Im Sommer kann der Energiebedarf für die Trinkwassererwärmung nahezu vollständig von der Solaranlage abgedeckt werden.
Dennoch muss die konventionelle Heizung unabhängig von der wetterabhängigen solaren Erwärmung in der Lage sein, den Warmwasserbedarf decken zu können.

 

Die Auslegung der Anlage

Als Faustregel gilt: Die kompletten Solarpakete decken für die jeweils angegebene Haushaltsgröße bis zu 50 % - 60 % des jährlichen Energiebedarfs für die Trinkwassererwärmung. Die Berechnungsbasis für diese Deckungsrate ist ein Warmwasserbedarf von ca. 50 Litern pro Person und Tag. Für die Kollektorleistung wurde ein Steildach mit 40° bis 45° Neigungswinkel und einer Ausrichtung nach Süden vorausgesetzt.

Bei erheblichen Abweichungen von den Verbrauchswerten oder der Dachausrichtung ist eine spezielle Auslegung und Besichtigung durch uns erforderlich.

Speicher für die Solartechnik zur Trinkwassererwärmung

Speicherauswahl

Für die optimale Funktion einer Solaranlage ist ein geeignetes Verhältnis zwischen der Kollektorfeldleistung (Größe des Kollektorfelds) und der Speicherkapazität (Speichervolumen) erforderlich. Abhängig von der Speicherkapazität ist die Größe des Kollektorfelds begrenzt.

Als Daumenregel hat sich in der Praxis der zweifache Tagesbedarf als Speichervolumen bewährt.

Grundsätzlich sollten Solaranlagen zur Trinkwassererwärmung im Einfamilienhaus möglichst mit einem bivalenten Speicher betrieben werden. Ein bivalenter Speicher hat einen Solarwärmetauscher und einen Wärmetauscher zur Nachheizung über einen Heizkessel. Bei diesem Konzept dient der obere Teil des Speichers als Bereitschaftsteil. Dies muss bei der Speicherwahl berücksichtigt werden.

Nur bei einem größeren Warmwasserbedarf, der nicht mehr mit einem bivalenten Speicher abgedeckt werden kann, sind Zwei-Speicher-Anlagen sinnvoll. Bei diesen Anlagen wird vor einem konventionellen Speicher ein monovalenter Speicher zur Einkopplung der Solarwärme installiert. Der konventionelle Speicher muss den Trinkwasser-Wärmebedarf vollständig abdecken können. Der Solarspeicher kann daher etwas kleiner dimensioniert werden.

Bei dem monovalenten Speicher Logalux SL300-1 von Buderus mit 300 l Inhalt entfällt der obere Wärmetauscher zum Nachheizen mit einem konventionellen Kessel. Der Speicher eignet sich zur Nachrüstung einer bestehenden Trinkwassererwärmungsanlage um eine Solaranlage.

Aus energetischen und wirtschaftlichen Gründen sollte jedoch immer der Einsatz eines bivalenten Speichers geprüft werden.

Bivalenter Speicher Logalux SM... von Buderus

Je nach Anwendung und Kapazität der Anlage lassen sich unterschiedliche Speicher einplanen. Die bivalenten Speicher Logalux SM300, SM400 und SM500 sind für die solare Trinkwassererwärmung vorgesehen. Bei Bedarf ist eine konventionelle Nachheizung mit dem Heizkessel möglich.

Die großflächige Auslegung der Solarwärmetauscher bei den bivalenten Speichern Logalux SM300, SM400, SM500 bewirken eine sehr gute Wärmeübertragung und ermöglichen damit eine hohe Temperaturdifferenz im Solarkreis zwischen Vorlauf und Rücklauf.

Damit auch bei geringer Sonneneinstrahlung immer warmes Wasser zur Verfügung steht, ist im oberen Teil des Speichers ein Wärmetauscher eingebaut. Über diesen Wärmetauscher ist das Nachheizen mit einem konventionellen Heizkessel möglich.

 

Thermosiphonspeicher

Thermosiphonspeicher zur Trinkwassererwärmung gibt es in verschiedenen Größen und unterschiedlichen Bauformen. Allen Ausführungen liegt das Thermosiphonprinzip zugrunde.

Der Solarwärmetauscher erwärmt nur eine relativ kleine Trinkwassermenge bis fast auf die Solar-Vorlauftemperatur. Das erwärmte Trinkwasser steigt durch das Wärmeleitrohr direkt nach oben in den Bereitschaftsteil. Bei normaler Sonneneinstrahlung ist hier schon nach kurzer Zeit die Solltemperatur erreicht. Damit wird das Nachheizen über einen konventionellen Heizkessel seltener erforderlich.

Abhängig von der solaren Erwärmung steigt das Trinkwasser nur soweit nach oben, bis die Schicht mit dem gleichen Temperaturniveau erreicht ist. Dann öffnen sich die entsprechenden auftriebsgesteuerten Schwerkraftklappen. So heizt sich der Speicher schichtweise von oben nach unten auf.

Thermosiphonprinzip bei hoher Sonneneinstrahlung

Das erwärmte Wasser steigt schnell nach oben und steht nach kürzester Zeit im Bereitschaftsteil zur Verfügung. Der Speicher lädt sich von oben nach unten auf.

Weil im Wärmeleitrohr am Solarwärmetauscher nur Wasser von unten nachströmt, bleibt die Temperaturdifferenz zwischen Speicherrücklauf und Kollektor groß. Das sichert einen hohen solaren Wärmeertrag.

Thermosiphonprinzip bei geringer Sonneneinstrahlung

Wird das Wasser beispielsweisse nur auf 30°C erwärmt, steigt es nur bis zur Schicht mit dieser Temperatur. Das Wasser strömt durch die geöffneten Schwerkraftklappen und erwärmt den Bereich. Der Austritt aus den Schwerkraftklappen stoppt das weitere aufsteigen des Wassers im Wärmeleitrohr und verhindert ein Vermischen mit Wasser aus Schichten mit höheren Temperaturen.

 

Flachkolletoren für den Brauchwasserbedarf von 4 Personen