Ingenieurbüro für Energie-
und Umwelttechnik

Wolfgang Schimke
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Funktionsprinzip einer Solaranlage zur Brauchwassererwärmung

Solaranlage mit Zwangsumlauf
Graphik: Wagner & Co. Solartechnik

Zu den Hauptkomponenten einer Solaranlage zur Brauchwassererwärmung gehören:
  • Sonnenkollektor
  • Solarspeicher
  • Wärmetransportsystem

Wichtigstes Bauteil des Solarkollektors ist der Absorber. Von diesem Absorber wird die Sonnenenergie aufgenommen, in Wärme umgewandelt und auf eine Wärmeträgerflüssigkeit übertragen. Die Wärmeträgerflüssigkeit wird von einer Pumpe in einem vom Brauchwasser getrennten Solarkreis umgewälzt (Zweikreissystem mit Zwangsumlauf).

Der Solarspeicher hat die Funktion der Bevorratung des Brauchwassers. So kann ein Ausgleich zwischen dem zeitlich nicht zusammenfallenden Sonnenenergieangebot und dem Warmwasserbedarf geschaffen werden. Im Solarspeicher sind je ein Wärmetauscher für den Solarkreis und die Nachheizung integriert. Eine gute Wärmedämmung des Speichers verringert die Wärmeverluste.

Zum Wärmetransportsystem gehören die Pumpe, ein Rohrleitungsnetz, die Wärmeträgerflüssigkeit (Wasser-Glykol-Gemisch), Sicherheits- und Überwachungsarmaturen sowie eine Systemregelung, welche die Temperaturen am Kollektor und im unteren Bereich des Solarspeichers registriert.

Im Solarkollektor wird bei ausreichender Sonneneinstrahlung das Wasser-Glykol-Gemisch erwärmt. Die Regelung setzt die Pumpe des Solarkreises in Betrieb, wenn die Temperaturdifferenz zwischen Kollektor und Solarspeicher ca. 7 K beträgt. Die Wärmeträgerflüssigkeit gelangt somit vom Kollektor in den unteren Wärmetauscher des Solarpeichers. Dort erfolgt die Wärmeabgabe an das Brauchwasser. Erreicht die Kollektortemperatur das Niveau des Brauchwasserspeichers (Differenz ca. 3 K), wird die Pumpe wieder abgeschaltet.

Um auch im Winter und in der Übergangszeit ausreichend warmes Wasser bereitzustellen, wird die konventionelle Heizungsanlage über einen zweiten Wärmetauscher mit dem Solarspeicher verbunden.

Eine Solaranlage zur Brauchwassererwärmung sollte auf einen jährlichen Deckungsgrad von ca. 60 % ausgelegt werden. Die restlichen 40 % müssen über die Zusatzheizung gedeckt werden. Von April bis Oktober kann die Sonne den größten Teil des Brauchwassers erwärmen. In den Sommermonaten von Mitte Mai bis August kann die Heizungsanlage ganz abschaltet werden. Während des restlichen Jahres unterstützt die Solaranlage das konventionelle Heizsystem.