Solarthermie im Altbau
Zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung
Solarthermische Anlagen lassen sich zur regenerativen Warmwasserbereitung und – in geeigneten Fällen – zur Heizungsunterstützung auch nachträglich in ein Gebäude integrieren. Im Gegensatz zu Photovoltaikanlagen erzeugen sie keine elektrische Energie, sondern unmittelbar nutzbare Wärme. Während der Betrieb solarthermischer Anlagen nahezu emissionsfrei erfolgt, sind Herstellung, Speicherverluste und Systemintegration bei der ökologischen Gesamtbewertung zu berücksichtigen.
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Der Einbau kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn im Zuge einer energetischen Sanierung ohnehin die Warmwasserbereitung oder der Wärmeerzeuger erneuert wird. Die Wirtschaftlichkeit hängt jedoch stark von Energiepreisen, Förderbedingungen, Gebäudezustand und Nutzungsverhalten ab.
Aufbau und Funktionsweise der Anlage
Zu einer solarthermischen Anlage gehören Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren, ein geschlossener Solarkreislauf mit Wärmeträgerflüssigkeit (in der Regel ein Wasser-Glykol-Gemisch), eine Umwälzpumpe sowie ein geeigneter Warmwasser- oder Kombispeicher. Über einen Wärmetauscher wird die gewonnene Solarwärme auf das Trinkwasser oder das Heizsystem übertragen.
Flachkollektoren bestehen im Wesentlichen aus einem Absorber, einer transparenten Abdeckung aus Sicherheitsglas, einer Wärmedämmung sowie einem Rahmen. Bei Vakuumröhrenkollektoren befindet sich der Absorber innerhalb einer evakuierten Glasröhre, wodurch Wärmeverluste reduziert werden.
Dimensionierung und Deckungsanteile
Die Auslegung einer Solarthermieanlage richtet sich nach dem gewünschten Deckungsanteil, dem Warmwasserbedarf, dem Speichervolumen und dem gewählten Kollektortyp. Pauschalwerte können lediglich als Orientierung dienen. Für die reine Trinkwassererwärmung werden im Wohnungsbau häufig etwa 1 bis 1,5 m² Flachkollektorfläche pro Person angesetzt; bei Vakuumröhrenkollektoren kann die erforderliche Fläche geringer ausfallen. Eine detaillierte Dimensionierung sollte auf Grundlage des tatsächlichen Bedarfs erfolgen.
Für Anlagen zur Heizungsunterstützung sind deutlich größere Kollektorflächen und Speichervolumina erforderlich. Der erreichbare solare Deckungsanteil hängt stark vom energetischen Zustand des Gebäudes ab. In Bestandsgebäuden können solarthermische Anlagen typischerweise einen erheblichen Anteil des Warmwasserbedarfs decken, während die Unterstützung der Raumheizung meist auf Übergangszeiten beschränkt bleibt.
Kombination mit anderen Wärmeerzeugern
Da die solare Einstrahlung im Winter gering ist, ist eine Zusatzheizung erforderlich. Diese kann durch einen separaten Wärmeerzeuger oder – im Falle moderner Systeme – durch eine Wärmepumpe erfolgen. Kombispeicher ermöglichen die Einbindung sowohl der Solarthermie als auch weiterer Wärmeerzeuger.
Solarthermie lässt sich grundsätzlich mit Niedertemperatursystemen wie Fußboden- oder Wandheizungen kombinieren. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass die Wirtschaftlichkeit der Heizungsunterstützung in gut gedämmten Gebäuden begrenzt sein kann, da der Heizwärmebedarf insgesamt gering ist.
Dachintegration und Aufstellbedingungen
Für eine effiziente Nutzung sollten Solarkollektoren möglichst auf südost- bis südwestorientierten Dachflächen mit geeigneter Neigung installiert werden. Für ganzjährige Warmwasserbereitung werden häufig Neigungswinkel zwischen etwa 30° und 45° gewählt; bei stärkerer Ausrichtung auf die Heizungsunterstützung können auch steilere Winkel sinnvoll sein.
Sind Dachausrichtung oder Neigungswinkel nicht optimal, kann eine größere Kollektorfläche erforderlich sein. Im Zuge einer Dachsanierung ist zu prüfen, ob die statischen Voraussetzungen für die Installation gegeben sind und wo Speicher sowie hydraulische Komponenten sinnvoll untergebracht werden können. Dabei sind neben Leitungslängen auch Aspekte wie Wärmeverluste, Wartungszugänglichkeit und hygienische Anforderungen an die Trinkwassererwärmung zu berücksichtigen.
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