Der Warmwasserbedarf in Gebäuden erstreckt sich in der Regel über das ganze Jahr. Bei Auslegung der Solarsysteme auf die sommerliche Last kann die hohe Einstrahlung in den Sommermonaten voll genutzt werden. Die Systeme sind kostengünstig und erreichen hohe Nutzungsgrade bei spezifisch hohen Erträgen. Der Beitrag der reinen Trinkwassersysteme bleibt aber auf einen relativ kleinen Anteil des gesamten Wärmebedarfs beschränkt. Wenn auch die Trinkwasserzirkulation in die Anlage eingebunden wird, lässt sich dieser Anteil steigern.

Bei großen Solaranlagen sollte ein möglichst einfacher Systemaufbau angestrebt werden, um eine hohe Betriebszuverlässigkeit zu erreichen und den Wartungsbedarf zu minimieren. Wesentliche Systemkonzepte sollen im Folgenden kurz vorgestellt werden. Generell arbeiten große Anlagen aufgrund der erforderlichen Speichermassen und Anforderungen an die Wasserhygiene mit Pufferspeichern. Die Wärmeübertragung, sei es zwischen Kollektorkreis und Speicher oder Speicher und Trinkwasser, wird in der Regel mit externen Plattenwärmetauschern realisiert. Bei der Übertragung der Wärme von dem Pufferspeicher haben sich zwei unterschiedliche Anlagenvarianten herausgebildet.

Durchflussprinzip

Abb. 7 zeigt eine solare Trinkwasseranlage nach dem Durchflussprinzip. Für die Wärmeübertragung werden externe Wärmetauscher eingesetzt, daher sind in diesem Schema drei Pumpen erforderlich. Bei jedem Zapfvorgang wird Kaltwasser durch den Wärmetauscher geleitet und wie in einem Durchlauferhitzer erwärmt. Bei Bedarf wird das Wasser in dem Nachheizspeicher vom Kessel auf Solltemperatur gebracht und gehalten. Bei diesen Systemen wird auch von einer seriellen Trinkwasseranbindung oder von „Frischwassersystemen“ gesprochen.

Speicherladeprinzip

Abb. 8 zeigt ein solares Trinkwassersystem nach dem Speicherladeprinzip. Die Wärme wird vom Pufferspeicher über einen externen Wärmetauscher und einen zusätzlichen Ladekreis an einen Vorwärmspeicher abgegeben, der von dem Kaltwasser durchflossen wird. Teilweise wird dafür auch der untere Teil des Nachheizspeichers eingesetzt. Dieses System erfordert vier Pumpen.

Beide Systeme haben sich bewährt mit jeweils folgenden Vor- und Nachteilen:
Anlagen nach dem Durchflussprinzip sind etwas einfacher aufgebaut und daher kostengünstiger. Sie erfordern allerdings große, sorgfältig dimensionierte Wärmeübertrager sowie eine sehr schnell reagierende Steuerung. Inzwischen werden Frischwasserstationen in den verschiedenen Größen komplett angeboten. Bei stark schwankenden Zapfprofilen und in sehr großen Objekten stößt dieses Prinzip an seine Grenzen. Die solare Deckung von Zirkulationsverlusten ist schwierig, da die Wärme nur übertragen wird, wenn Warmwasser gezapft wird.
Die Vorwärmsysteme mit Speicherladeprinzip sind, etwas aufwendiger und daher teurer. Sie benötigen eine zusätzliche Pumpe und einen weiteren (oder größeren) Speicher sowie eine so genannte Legionellenschaltung. Der Trinkwasserwärmetauscher kann kleiner ausfallen, er sollte aber trotzdem sehr genau dimensioniert werden. Diese Variante wird besonders bei größeren Systemen eingesetzt.
Weitere Systemvarianten ergeben sich durch verschiedene Möglichkeiten zur Einbindung der Zirkulationsleitung.

Abb. 9 zeigt die Einbindung der Trinkwarmwasserzirkulation in ein Speicherladesystem. Hier wird der Zirkulationsrücklauf bei Erreichen des erforderlichen Temperaturniveaus mit einem Dreiwegeventil vom Nachheizspeicher auf den Vorwärmspeicher umgeschaltet. Grundsätzlich sollten bei der Einbindung der Zirkulation deren Verluste so weit wie möglich durch folgende Maßnahmen reduziert werden: gute Wärmedämmung der Warmwasser- und Zirkulationsleitung, Reduzierung des Volumenstromes auf das erforderliche Maß (DVGW), Nutzung von Schaltuhren und thermostatisch gesteuerten Zirkulationspumpen, sorgfältiger hydraulischer Abgleich des Zirkulationsnetzes.

Auslegung

Die Auslegung von großen Anlagen erfordert eine individuelle Dimensionierung und kann nicht anhand der Bewohnerzahl mit abgeschätzt werden. In einem Mehrfamilienhaus ist die Anzahl der Bewohner oft nicht bekannt, die Anzahl der Personen pro Wohneinheit ist oft unterschiedlich und der individuelle Warmwasserbedarf ist vom Durchschnittsalter der Bewohner, der Anzahl der Kinder und dem Lebensstandard abhängig. Darüber hinaus spielt der gewünschte Deckungsbeitrag natürlich eine Rolle, sodass in Mehrfamilienhäusern Systeme mit Kollektorflächen zwischen 0,5 m² und 2 m² pro Wohneinheit realisiert wurden. In Einrichtungen wie Wohnheimen, Kliniken, Sporteinrichtungen, Schulen sowie gewerblichen Einrichtungen, Hotels oder Industriebetrieben ist die Abschätzung noch schwieriger. Erfahrungswerte sind in der einschlägigen Literatur zu finden. Es wird empfohlen, zuerst den Verbrauch zu messen und dann Simulationsrechnungen vorzunehmen.

Bei der Auslegung von Speichern kann wie bei den Kleinanlagen ein Volumen von 50 l/m³ Kollektorfläche als Orientierungswert gelten. Bei Zapfprofilen mit ausgeprägter Mittagsspitze bzw. Schwerpunkt in den Morgen und Abendstunden kann das Speicheroptimum nach oben bzw. unten abweichen. Verlässliche Ergebnisse liefern auch hier nur Simulationsrechnungen. Große Kollektorfelder erfordern eine sorgfältige Planung der Hydraulik, damit eine gleichmäßige Durchströmung, eine vollständige Entlüftung und ein „gutmütiges“ Ausdampfverhalten sichergestellt werden. Die Verlegung der Rohre streng nach dem System Tichelmann führt zu einem hohen Aufwand und bietet keine Gewähr, die genannten Bedingungen auch zu erfüllen. Bei großen Kollektorfeldern hat sich das „Low-Flow“-Konzept mit Volumenströmen zwischen stündlich 15 und 20 Litern pro Quadratmeter Kollektorfläche bewährt.