Solaranlage mit Schichtspeicher

Die Solaranlage dient zur Brauchwassererwärmung und zum Beheizen des Hauses. Das Haus liegt in knapp 1000m Höhe, was zur Folge hat, dass auch bei Wetterlagen mit Talnebel etc. dort oben noch die Sonne scheint; aber auch in Norddeutschland dürfte man ähnliche Effekte zumindest mit einer grösseren, z.B. doppelten Fläche an Solarkollektoren (also 40m²) und evtl. mehr Speichervolumen erzielen.

Funktionsweise: In 20 qm Vakuum-Solarkollektoren wird durch die Sonnenstrahlung nicht direkt das Brauchwasser sondern zunächst ein Glykol-Wasser-Gemisch erwärmt. (Grund: die Anlage soll ja vor allem auch im Winter Wärme liefern und in den Nächten frostsicher sein).

Pro Quadratmeter trifft bei Sonneneinstrahlung eine Wärmeenergie von 1000 Watt (im Winter kann man pauschal ca. 500 Watt ansetzen) auf die Solarkollektoren. Der Wirkungsgrad von heisswasser-Sonnenkollektoren ist mit 65-90 % erheblich grösser als der von elekrischen-, also Photovoltaikmodulen, so dass pro qm locker 400-700 Watt an Wärmeenergie von der solaren Kühlflüssigkeit aufgenommen werden können.
Der Kreislauf mit dem Wasser - Glykolgemisch wird bei Überschreiten einer einstellbaren Temperaturdifferenz (dazu dient ein sogenannter Solarregler) per elektrischer Pumpe in Gang gesetzt. Die Solarflüssigkeit wird in einen Wärmetauscher geleitet, der den Solarspeicher - genauer: den Schichtspeicher aufheizt.

Schichtspeicher (Bild rechts), Prinzip: Der Trick bei einem Schichtspeicher besteht darin, dass sich oben das heisseste Wasser und unten das kälteste Wasser sammelt. Das hat zur Folge, dass in den Solarkollektor nicht, wie sonst üblich, mehr oder minder schon bereits stark erwärmtes Wasser gelangt, sondern gezielt immer nur das allerkälteste Wasser des gesamten Systems, was den Wirkungsgrad der Kollektoren (bzw. die dort absorbierte Wärmemenge) verbessert. Besonders im Winter kann man dadurch (zusammen mit den gut isolierten Vakuum-Kollektoren) bereits dann schon zumindest den unteren Bereich des Schichtspeichers erwärmen, wo hingegen Systeme ohne Schichtspeicher eine unnötig höhere Vorlauftemperatur haben.



Auch im Winter sollte selbst bei Minusgraden problemlos - zumindest, wenn die Sonne scheint - eine Vorlauftemperatur von 40 Grad und mehr erreicht werden, so dass diese Temperatur sowohl für Badewasser als auch für Fussbodenheizungen vollkommen ausreicht. Allerdings kommt es nicht nur auf die Temperatur an, sondern auch sehr auf die Menge des erwärmten Wassers; jedes Solarsystem kann man durch Verringerung der Durchflussgeschwindigkeit auf sehr hohe Temperaturen bringen, so dass der Laie dann denkt, er hat eine besonders gute Solaranlage, weil seine 70 Grad statt wie beim Nachbarn nur 50 Grad liefert. Nur: 10 liter Wasser mit 70° enthalten eben sehr viel weniger Energie als 50 l mit 40° ! (genauer: 10 l Wasser, die man auf 70°C erwärmt, enthalten bei z.B. 20° Anfangstemperatur nur ca. die Hälfte von 50l mit 40°, ergibt sich aus Temperaturdifferenz mal Volumen).