Michael Kühner - Ihr Schornsteinfegermeister
Fachmann für Brand- und Umweltschutz sowie Energieeinsparung
Die Strahlung der Sonne kann in Strom und in Wärme umgewandelt werden. Anlagen, die Wärme erzeugen heißen thermische Solaranlagen. Sie bestehen im Prinzip aus den nachfolgenden Komponenten und sind Gegenstand dieser Erklärung:
Funktionsschema einer Brauchwassersolaranlage
Wie funktionieren thermische Solaranlagen?
Sonnenkollektoren absorbieren solare Strahlung, geben die Wärme an ein
Wärmeträgermedium ab. Dieses wird durch ein Rohrsystem zu einem
Speicher gepumpt und erwärmt dort über einen Wärmetauscher das Wasser
im Speicher und strömt abgekühlt zu den Kollektoren zurück. In Zeiten
in denen die Solarwärme nicht ausreicht, wird die fehlende Wärme durch
einen konventionellen Brennstoff (z.B. Biomasse, Gas oder Öl)
geliefert. Unsere Anlagen werden von unseren Partnerfirmen in
vorhandene Warmwassersysteme eingebunden oder mit sinnvollen
Komponenten wie z. B. (größerer Warmwasserspeicher) ergänzt. Bei
Neubauten ist eine Kombination aus Biomasse (Holzpellets) und
Solarwärme die beste Art die Umwelt zu schonen.
Kollektoren
Der Kollektor ist das Herzstück einer Solaranlage. Es gibt
unterschiedliche Arten und Bauformen für verschiedene Einsatzgebiete
mit spezifischen Kosten und Leistungen.
Flachkollektor
Alle marktgängigen Flachkollektoren ( 70% aller in Deutschland
eingesetzten Systeme) bestehen aus einem Metallabsorber in einem
flachen, rechteckigen Gehäuse. Es ist zur Rückseite und zu den schmalen
Seiten Wärme gedämmt und an der Vorderseite, welche der Sonne zugewandt
ist, mit einer transparenten Abdeckung (Spezialglas) versehen.
Vakuumröhrenkollektor
Zur Verringerung der thermischen Verluste in einem Kollektor werden
Glaszylinder mit im Vakuum liegenden Rundabsorber wie Thermoskannen
evakuiert. Dadurch werden Wärmeverluste durch Konvektion und
Wärmeleitung verringert. Die Strahlungsverluste lassen sich durch
Erzeugen eines Vakuums nicht reduzieren, da für den Transport von
Strahlung kein Medium notwendig ist. Sie werden, wie auch beim
Flachkollektor, durch selektive Absorberschichten niedrig gehalten. Die
Wärmeverluste an die Umgebungsluft sind damit sehr stark reduziert.
Alle Vakuumröhrenkollektoren bestehen aus einer Anzahl miteinander
verschalteter Einzelröhren, die am Kopf durch einen Verteiler- bzw.
Sammler verbunden sind, indem die gedämmten Vor- bzw. Rücklaufleitungen
laufen. Am Fuß sind die Röhren auf einer Schiene mit Röhrenhalterungen
befestigt. Wir unterscheiden je nach Verschaltung direkt durchströmte
Röhren und Heat-pipe-Vakuumröhrenkollektoren.
Schwimmbadabsorber
Diese preiswerten Kollektoren bestehen aus witterungs- und UV-
beständigem Kunststoff ohne Gehäuse, Wärmedämmung und Glasscheibe.
Deshalb ernten sie in Mitteleuropa auch ausschließlich in den
Sommermonaten gute Erträge, so dass die Schwimmbadwassererwärmung für
Freibäder ihr optimales Einsatzgebiet ist.
Die SIZ-Schwimmbadabsorberplatten sind formschöner als die üblichen
schwarzen Schläuche, verschmutzen nicht so schnell und sind leichter zu
montieren.
Wärmespeicher
Das Energieangebot der Sonne stimmt selten mit den Zeiten des
Wärmebedarfs überein. Deshalb muss die solar erzeugte Wärme gespeichert
werden. Wir unterscheiden Brauchwasserspeicher zur direkten Erwärmung
von Brauchwasser sowie Kombispeicher, Pufferspeicher und
Solarschichtenspeicher zur Erwärmung von Brauch- und Heizungswasser.
Brauchwasserspeicher
Brauchwasserspeicher sind mit Trinkwasser gefüllte Stahlspeicher (Druckspeicher) mit zwei
Wärmetauschern. An dem unteren Wärmetauscher wird der Solarkreis, an
dem oberen die Nachheizung durch den Heizkessel angeschlossen.
Pufferspeicher
Pufferspeicher sind mit Heizungswasser gefüllte Stahlspeicher (Druckspeicher) oder
drucklose Kunststoffspeicher. Die in ihnen bevorratete Wärme kann
wahlweise ins Heizungssystem eingespeist (Heizungsunterstützung) oder
über einen Wärmetauscher (intern oder extern) an das Trinkwasser
übertragen werden.
Außerdem lassen sich diese Speicher hydraulisch mit Brauchwasserspeichern kombinieren.
Schematische Darstellung Solaranlage mit Pufferspeicher
Kombispeicher
Das Speicher in Speicher- System ist eine Kombination aus Puffer- und
Brauchwasserspeicher. In einen Pufferspeicher ist im oberen, warmen
Bereich ein kleinerer Brauchwasserspeicher eingebaut, dessen Oberfläche
als Wärmetauscher fungiert. Er eignet sich für den Einsatz in
Solaranlagen zur Warmwasserbereitung und zusätzlicher
Heizungsunterstützung.
Schematische Darstellung Solaranlage mit Kombispeicher
Schichtenspeicher
Um heißes Wasser sofort nutzen zu können, ohne dass erst der ganze
Speicher erwärmt werden muss, wurden für die Beladung von Speichern
> 300 Liter besondere Speicherladesysteme entwickelt. Eine selbst
regelnde Ladevorrichtung sorgt hierbei für eine in der Höhe variable
Einleitung des erwärmten Wassers. Diese erfolgt jeweils in der Höhe, in
der die Temperatur des zufließenden Wassers gleich der
Speichertemperatur in dieser Schicht ist. Dadurch entstehen eine gute
Temperaturschichtung innerhalb des Speichers und ein schnelles
Erreichen der Nutztemperatur im oberen Speicherbereich. Aber auch eine
Beladung in verschiedenen Ebenen mit einer Steuerung über Ventile wird
angeboten. Schichtenspeicher gibt es als Trinkwasser- oder als
Pufferspeicher.
Schematische Darstellung Solaranlage mit Schichtenspeicher