Allgemeines zur Solarheizung
Unter solarer Heizung versteht man eine thermische Solaranlage, die insbesondere zur Beheizung von Wohnräumen genutzt wird. Weitere Nutzen von solarthermischen Anlagen ist die Erhitzung von Trinkwasser. Von den Solaranlagen zu unterscheiden ist die Photovoltaikanlage, die Sonnenenergie in Strom umwandelt. Insbesondere aufgrund politischer Diskussionen zum Umweltschutz lässt sich in den letzten zehn Jahren eine stete Verbreitung dieser Technik erkennen.
Funktion von Solaranlagen im Allgemeinen
Im Detail zeigen viele Solaranlagen Unterschiede, insbesondere in Bezg auf Materialität, Größe und Leistungsstärke. Der Kreislauf von Solaranlagen hingegen funktioniert grundlegend gleich. Die solarthermische Anlage besteht aus einem Kollektor, der sich, insofern die Anlage im Kontext eines gewöhnlichen Wohngebäudes installiert wurde, meist auf dem Dach befindet. Der Kollektor ist mit einem Wärmespeicher verbunden, der sich in der Regel im Keller befindet. Von diesem Speicher aus werden dann erhitztes Trink- bzw. Brauchwasser über Leitungen im Haus verteilt. Zwischengeschaltet sind verschiedene Armaturen, mit denen der Solarwärmekreislauf gesteuert und kontrolliert wird.
Der bivalente Speicher
Auch bei der Solarheizung befinden sich, meist auf dem Dach eines Hauses, Solarkollektoren. Durch die Solarkollektoren fließt eine Trägerflüssigkeit, die von der Sonneneinstrahlung erwärmt wird. Diese Wärme wird über entsprechende Rohrleitungen, vorbei an der Solarregelstation, in den Solarwärmespeicher transportiert. Der Wärmespeicher der solaren Heizung besitzt neben dem Wärmetauscher des Solarwärmekreislauf zusätzlich einen Wärmetauscher für einen angeschlossenen Heizkessel. Dieser ist unter den klimatischen Bedingungen des mitteleuropäischen Raumes unerlässlich, da mithilfe herkömmlicher Brennstoffe wie Erdgas und Erdöl, aber auch mit Hilfe eines Blockheizkraftwerkes oder anderer, nachhaltiger Energiequellen, Deckungsdefizite ausgeglichen werden müssen, die bei mangelnder Sonneneinstrahlung entstehen würden.
Im Solarwärmespeicher gibt die erhitzte Trägerflüssigkeit der Solaranlage oder des Heizkessel Wärme an das Brauchwasser ab. Wird dieses nicht sofort benötigt, kann der Speicher mit einer Wandstärke von 10 cm bis 50 cm aus nicht Wärme leitenden Materialien das Brauchwasser für gewisse Zeit auf Betriebstemperatur halten. Ansonsten leitet die alternative Heizung das Brauchwasser über das Rohrleitungssystem an die verschiedenen Beheizungssysteme weiter.
Der Kombispeicher
Bei einem Kombispeicher oder Tank-in-Tank-System wird der Solarwärmespeicher von Wasser aus einer Zentralheizungsanlage durchflossen. Im unteren Bereich wird das Wasser durch die solare Wärme aufgeheizt, reicht diese nicht aus, erfolgt im oberen Bereich eine zusätzliche Erwärmung durch die Solarenergie. Innerhalb dieses Speichers befindet sich ein weiterer Tank, der mit Trinkwasser gefüllt ist. Auch eine spiralförmige Leitung statt eines gewöhnlichen Tanks ist möglich, das System ähnelt einem Durchlauferhitzer. Dementsprechend werden in einem Kombitank sowohl Trink- als auch Brauchwasser erhitzt.
Der Solarpufferspeicher
Der Solarpufferspeicher ist eine Speichervariante, die ausschließlich Heizwasser, kein Trinkwasser, beihaltet. Im unteren Bereich des Tanks befindet sich ein Wärmeübertrager.
Insofern die Solaranlage nicht die gewünscht hohe Temperatur erzielen kann, kann eine sonstige Wärmequelle, wie Öl- oder Gasheizung, ohne den Einsatz eines Wärmespeichers das Pufferwasser auf die Zieltemperatur nachheizen.
Mithilfe einer zusätzlichen Frischwasserstation kann auch Trinkwasser erzeugt werden. Die Frischwasserstation nutzt die Wärme aus dem Pufferspeicher, um mithilfe eines Plattenwärmetauschers das Trinkwasser zu erwärmen. Mit Hilfe einer Steuerungseinheit wird der Wasserdurchfluss reguliert. Der Vorteil bei diesem System liegt insbesondere in der quasi sicheren Vermeidung von Legionellen.
Größe und Installationen
Für solarthermische Anlagen, die sowohl der Trinkwassererwärmung, als auch der Raumheizungsunterstützung dienen sollen, sind Pufferspeicher mit einer Größe von wenigstens 700 Litern Fassungsvermögen notwendig. Im Inneren befindet sich in diesem Fall jedoch kein Trink- sondern lediglich Brauchwasser der Heizungsanlage. Für eine solche Installation muss eine Kollektorfläche von etwa neun bis zwölf Quadratmetern vorgesehen werden.
Mit einer Kollektorenfläche von zwölf bis fünfzehn Quadratmetern und einer Gesamtpufferkapazität von 1000 Litern erreichen Kombitank-Systeme gute Leistungswerte mit einem internen Fassungsvermögen von 200 Litern Trinkwasser innerhalb des Tanks. Bei solchen Systemen wird der Bedarf an warmem Trinkwasser pro Jahr um etwa 60% bis 70% rein durch Solarenergie gedeckt, bei einem Niedrigenergiehaus kann bis zu einem viertel des Heizenergiebedarfes gedeckt werden.
Fazit und Vorteile einer Solarheizung
Die hohe Leistung von Solaranlagen in Bezug auf Brauch- und Trinkwassererwärmung ist mittlerweile unbestreitbar und eine lohnende Investition. Möchte man neben der Trinkwassererwärmung die Solarenergie auch als alternative Heizung nutzen, fällt auf, dass insbesondere im Winter, dann, wenn viel geheizt wird, Solaranlagen und damit Solarheizungen den geringsten Wärmeeintrag verzeichnen. Neben dem Winter gibt es jedoch die Übergangszeiten Frühjahr und Herbst. Auch hier wird stark geheizt und das bei einem Sonnenstand, der tatsächlich Energie zur Deckung von bis zu 50% des Heizbedarfes liefert. Auch wenn die Kosten für eine Solaranlage mit Trink- und Brauchwassernutzung deutlich höher sind als für eine Anlage nur für Trinkwasser, so lohnt sich dennoch eine Anschaffung. Neben dem Aspekt der CO²-Reduzierung und sonstigem Umweltschutz wird, in Anbetracht steigender Öl-und Gaspreise, der positive finanzielle Aspekt im Laufe der kommenden Jahre immer deutlicher in den Vordergrund treten.
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