Kombianlagen – der nächste Schritt

Lediglich ca. 20 Prozent des Wärmebedarfs entfallen bei einem durchschnittlichen Wohngebäude auf die Warmwasserbereitung inklusive Zirkulation. 80 Prozent werden für die Raumheizung benötigt. Solaranlagen, die neben der Warmwassererwärmung auch die Heizung unterstützen, erschließen somit ein großes Einsparpotenzial. Allerdings steigen damit auch die Wärmekosten.

Weil im Winter sich die Sonne zu einer Zeit rar macht, in der der Wärmebedarf hoch ist, benötigen Solaranlagen zur Heizungsunterstützung groß dimensionierte Kollektorflächen. Dadurch kommt es im Sommer zu einem Überangebot an Solarenergie, das ohne große saisonale Wärmespeicher ungenutzt verpufft. Man spricht von Stagnation.

Es gibt verschiedene Strategien, die Situationen von zu vielWärme zu reduzieren sowie dabei die Belastung der Kollektoren und des Systems zu verringern.

• Eine recht einfache Möglichkeit ist die Installation der Kollektoren in einem sehr steilen Neigungswinkel oder die vertikale Montage an der Fassade. Die Gewinne bei niedrigem Sonnenstand werden so erhöht und die Überschüsse bei hohem Sonnenstand im Sommer reduziert. Dies hat natürlich einen entscheidenden Einfluss auf die Architektur des Gebäudes.
• Bei dem so genannten „Aquasystem“ wird Wasser ohne Frostschutzmittel im Kollektorkreis eingesetzt. Das Ausdampfen des Kollektors lässt sich mit reinem Wasser besser beherrschen und es können keine Schädigungen des Frostschutzmittels entstehen. Der winterliche Frostschutz wird dadurch gewährleistet, dass nachts Energie in den Kollektor zurückgespeist wird, um ihn frostfrei zu halten. Dieses Verfahren ist nur bei Vakuumröhren einsetzbar.
• Beim „Drain-Back“-Verfahren entleert sich das Kollektorfeld selbstständig nach dem Abschalten der Pumpe und wird beim Einschalten wieder gefüllt. Es kann Wasser im Kollektorkreis eingesetzt werden, das bei abgeschalteter Pumpe im Kollektor weder sieden noch gefrieren kann.
• Der Solarspeicher wird so groß dimensioniert, dass er sommerliche Überschüsse aufnehmen kann und für den Winter bereitstellt (saisonaler Speicher).
• Die sommerlichen Wärmeüberschüsse werden zur solaren Klimatisierung genutzt (z. B. für Hotels, Bürogebäude, Krankenhäuser, Heime etc.)
• Überschüssige Energie aus dem Solarpufferspeicher wird wieder abgeführt, indem die Pumpe nachts eingeschaltet wird und Wärme über den Kollektor abgibt.
• Ein zusätzlicher Wärmeverbraucher (beispielsweise ein Schwimmbad) nimmt Überschussenergie auf.
  
  

Bedingt durch die höheren Rücklauftemperaturen im Heizungssystem arbeitet das Solarsystem bei der solaren Heizungsunterstützung mit geringerer Effizienz als bei der Erwärmung von kaltem Trinkwasser, und im Winter arbeiten die Kollektoren aufgrund niedrigerer Außentemperaturen mit geringerem Wirkungsgrad. Der Jahresnutzungsgrad von Kombianlagen ist aus diesen Gründen geringer als bei der reinen Trinkwassererwärmung. Das drückt sich auch in höheren spezifischen Wärmekosten aus.

Die Performance eines solchen Solarsystems kann erhöht werden, indem die Rücklauftemperatur im Heizsystem möglichst niedrig gehalten wird, beispielsweise durch Auslegung großer Heizkörperflächen oder mit dem Einsatz einer Fußbodenheizung.

Die Optimierung von nutzbaren solaren Erträgen und Kosten erfolgt durch die Wahl eines möglichst auf den Anwendungsfall zugeschnittenen Anlagen- und Speicherkonzeptes sowie durch die konkrete Dimensionierung und Ausführung der Anlage. Wie bei den Systemen zur Warmwasserbereitung existieren zahlreiche Schaltungsvarianten zur Heizungsunterstützung. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal ist die serielle Heizungsanbindung, bei der Solarspeicher, Kessel und Heizung in Reihe geschaltet sind, oder die parallele Anbindung des Heizkessels an den oberen Teil des (Solar-) Pufferspeichers, aus dem die Heizung gespeist wird.

Neben der Optimierung der Solarsysteme selbst muss auch der Einfluss der Solaranlage auf das Betriebsverhalten des Kessels berücksichtigt werden. Bei Systemen zur solaren Raumheizungsunterstützung ist es wichtig, dass sowohl die Solaranlage als auch der konventionelle Heizkessel und das Heizungssystem aufeinander abgestimmt werden.

Für den großen Einfamilienhaus-Markt gibt es Komplettangebote, die Solaranlage, Speicher, Heizkessel, Warmwasserbereitung und Regelung beinhalten und teilweise in einem Gerät integriert sind. Bei vorgefertigten Systemen sind die Komponenten optimal aufeinander abgestimmt und die wichtigsten Regelparameter eingestellt. Mögliche Fehler während der Installation werden auf ein Minimum reduziert. Auch für Mehrfamilienhäuser werden zwischen vorgefertigte Module, Kompaktstationen oder Solarenergiezentralen für die Heizungsunterstützung angeboten.