Trinkwassererwärmung durch Solarthermie
Solarthermieanlagen zur Trinkwassererwärmung sind – wenn auch in sehr vereinfachter Form – schon lange bekannt. Vor allem aus Ländern im Süden Europas sind schwarz angestrichene Wasserspeicher auf dem Dach als Vorratsbehälter für Duschwasser noch in den 80er Jahren weit verbreitet gewesen. Heutige Solarthermieanlagen zur Trinkwassererwärmung sind technisch weiter entwickelt, sehr zuverlässig und weit effizienter als ihre Vorgänger.
Die Trinkwassererwärmung durch eine Solarthermieanlage zu unterstützen, ist unter anderem so sinnvoll, weil der Bedarf an Warmwasser im Jahresverlauf mehr oder weniger konstant anfällt und damit eine kontinuierliche Abnahme der Solarwärme insbesondere in den Sommermonaten sichergestellt ist.
Dimensionierung einer Solarthermieanlage
Um die Solarthermieanlage richtig auslegen zu können, muss zunächst der Bedarf an warmem Wasser für den Einzelfall möglichst gut abgeschätzt werden. Je angepasster an den Bedarf eine solarthermische Anlage ausgelegt ist, umso effizienter kann sie arbeiten. Dies wirkt sich auch auf die Wirtschaftlichkeit aus. Eine zu große Anlage verursacht relativ hohe Investitionskosten, Überschüsse können nicht genutzt werden und das Kosten-/Nutzen-Verhältnis sinkt.
Mit einer zu kleinen Anlage würde der Wärmevorrat im Solarspeicher nicht ausreichend groß sein und es müsste häufiger nachgeheizt werden. Für die Dimensionierung der Solarthermieanlage ist auf der Grundlage des Warmwasserbedarfs die Größe von Kollektorfeld und Speicher auszulegen.
Berechnung des Warmwasserbedarfs
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, seinen Warmwasserbedarf abzuschätzen beziehungsweise zu berechnen. Als grober Richtwert wird pro Person meist ein mittlerer Warmwasserbedarf von circa 30-60 Litern bei 45 °C (VDI 2067) angegeben. Allerdings können durchaus individuelle Ansprüche zu einem höheren oder auch geringeren Bedarf führen.
Bei der Berechnung des Warmwasserbedarfs sollte auf jeden Fall auch an Geräte wie Wasch- oder Spülmaschine gedacht werden, die preiswert mit warmem Wasser aus der Solaranlage betrieben werden können. Beim Geschirrspüler ist darauf zu achten, dass das Gerät für den Warmwasseranschluss geeignet ist, bei der Waschmaschine benötigt man neben einem Warmwasseranschluss ein sogenanntes Waschmaschinen-Vorschaltgerät. Außerdem könnten auch häufige Besuche, die Familienplanung oder eine mögliche Untervermietung und ähnliche Umstände den Bedarf an Warmwasser mittel- und langfristig erhöhen.
Die einfachste Möglichkeit zur Ermittlung des derzeitigen Warmwasserbedarfs ist das Ablesen einer Warmwasseruhr, falls vorhanden. Dabei sollte am besten auch der Verbrauch für einen längeren Zeitraum (am besten ein Jahr) betrachtet werden. Und auch hier sollten zukünftige Änderungen berücksichtigt und Haushaltsgeräte nicht vergessen werden.
Anlagengröße für Solarthermie
Die Anlagengröße bzw. die Kollektorfläche und das Speichervolumen, hängen im Wesentlichen von folgenden Faktoren ab:
Personenanzahl
Zusätzlichen Bedarfsfaktoren
Zukünftiger Bedarfsentwicklung
Kollektorart
Kollektorfläche
Grundsätzlich muss eine Entscheidung zwischen Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren getroffen werden. Bei der Wahl von Flachkollektoren sind etwa 1,5 Quadratmeter Kollektorfläche pro Person ausreichend. Sollen die effizienteren Vakuumröhrenkollektoren eingesetzt werden, reicht pro Person eine Kollektorfläche von etwa einem Quadratmeter. Für einen Vierpersonenhaushalt ergibt sich damit eine Kollektorfläche von rund vier bis sechs Quadratmetern. Bei einer Ost-West-Ausrichtung ist die Fläche um etwa 20 % zu vergrößern.
Damit kann ein jährlicher solarer Deckungsanteil, d.h. eine Einsparung von rund 60 % und für den Zeitraum Mai bis September von 100% in Bezug auf die Trinkwassererwärmung erzielt werden.
Speichervolumen
Wie bereits erwähnt, spielt der Speicher eine zentrale Rolle, z.B. für die Überbrückung der kurzfristigen Strahlungsschwankungen im Sommer. Der Speicher übernimmt damit in der Solarthermieanlage eine Pufferfunktion zwischen Angebot und Nachfrage.
Das Speicherwasser wird durch die Solarthermieanlage immer dann erwärmt, wenn die Sonne scheint bzw. der Kollektorvorlauf eine höhere Temperatur aufweist als der untere Speicherbereich. Wenn die solare Wärme nicht zur Bedarfsdeckung ausreicht, springt automatisch der vorhandene Heizkessel (oder die Wärmepumpe) an, um die gewünschte Soll-Temperatur im Bereitschaftsbereich des Speichers sicherzustellen.
Die Speichergröße von Trinkwasserspeichern hängt von der Personenanzahl bzw. dem täglichen Warmwasserbedarf ab. Üblich sind für Solaranlagen zur Trinkwassererwärmung Speichergrößen von ca. 80 Liter pro Person, d.h. für den Warmwasserbedarf eines Vierpersonenhaushalts wäre ein Speicher mit ca. 300 Litern ausreichend groß.