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Beispiel einer Solaranlage Auszüge aus: Entwicklung der Solar- thermie in Deutschland Technik und Anwendung Anlagenaufbau Der sogenannte Solarkreis enthält als wichtigste Komponente das Kollektorfeld inklusive der Verrohrung und der Umwälzpumpe. In diesem
Kreislauf zirkuliert die Solarflüssigkeit zwischen Kollektor Wärmespeicher. Weitere wichtige Bestandteile der Anlage sind Armaturen und Einbauten zum Befüllen,
Entleeren und Entlüften des Systems, der Wärmespeicher sowie Sicherheitseinrichtungen. Eine elektronische Regelung steuert die Umwälzpumpen für den
optimierten Betrieb. Hierfür kommen Temperaturdifferenzregelungen zum Einsatz. Wenn der Temperatursensor am Kollektor eine höhere Temperatur als im Speicher misst, wird die Umwälzpumpe in Betrieb gesetzt.
Tab. 1: Anwendungsgebiete von verschiedenen Kollektortechnologien
Abb. 1: Qualitativer Verlauf des Wärmebedarfs und des Solarertrags im unsanierten Gebäudebestand Abb. 2: Aufbau eines Flachkollektors
Abb. 3: Schematische Darstellung eines Vakuumröhrenkollektor Wärmespeicher Um das schwankende Energieangebot für die Deckung des Wärmebedarfs optimal nutzen zu können, muss das durch Solarenergie erwärmte Wasser gespeichert werden (siehe Abbildung 4).
Abb. 4: Wärmespeicher Nachheizkreis/Solarkreis Trinkwasserspeicher Pufferspeicher Die in einem Pufferspeicher gespeicherte Wärme kann zur Heizungsunterstützung genutzt werden. Es wird kein Trinkwasser, sondern nur Heizungswasser gespeichert. Über ein Frischwassersystem mit einem integrierten Wärmeübertrager besteht jedoch die Möglichkeit, auch das Trinkwasser nach dem Durchlaufprinzip zu erwärmen. Dieses stellt das Warmwasser erst im Moment des Zapfvorgangs über einen externen Wärmeübertrager bereit. Auf diese Weise werden die Warmwasservolumina reduziert und die beim zuvor beschriebenen aktiven Legionellenschutz auftretenden Wärmeverluste minimiert. Kombispeicher Kombispeicher vereinen die Funktion eines Trinkwasserspeichers mit der eines Pufferspeichers . Saisonale Speicher Latentwärmespeicher In Latentwärmespeichern wird der Wechsel des Aggregatzustands von Medien für die Speicherung von Wärme genutzt. Bei der Beladung eines Latentwärmespeichers wird ein sogenanntes Phasenwechselmaterial (PCM) geschmolzen (z. B. Paraffin oder Salzhydrate), das die beim Schmelzen gespeicherte Wärme beim erneuten Erstarren zum Feststoff wieder freigibt. Dieser Speichertyp zeichnet sich gegenüber üblichen Warmwasserspeichern durch eine höhere Wärmespeicherdichte und geringere Eine interessante Variante der solaren Heizungsunterstützung ist die Kombination einer Wärmepumpe und einer Solarthermieanlage. Diese ermöglicht eine nahezu vollständige Wärmeversorgung mit Solar- und Umweltwärme. Über eine Erhöhung der Wärmequellentemperatur durch die Solarthermieanlage kann bei der Wärmepumpe eine höhere Effizienz erreicht werden. Dabei bestehen je nach Anwendungsgebiet (Warmwasserbereitstellung, Heizung) verschiedene Möglichkeiten der Kombination von beiden Erzeugungsanlagen. Als Hilfsenergie für die Wärmepumpe wird in der Regel Strom benötigt, der ebenfalls aus erneuerbaren Quellen stammen sollte.
Abb. 6: Solare Trinkwassererwärmung
Installationsmöglichkeiten Die Sonnenkollektoren können je nach Einsatzort unterschiedlich installiert werden: • Dachmontage • Aufdachmontage • Indachmontage (dachintegrierte Kollektoren) • Flachdachmontage • Fassadenmontage • freistehende Montage neben Gebäuden Die Kollektoren sollten nach Möglichkeit nach Süden ausgerichtet sein, um so die intensive Sonneneinstrahlung in der Mittagszeit nutzen zu können.
Abb. 7: Exemplarischer Verlauf des solaren Deckungsgrades bei Solarthermieanlagen zur Heizungsunterstützung vor und nach einer energetischen Optimierung der Gebäudehülle bei gleichbleibender Solarthermieanlage Der Neigungswinkel der Kollektoren sollte für Anlagen zur Trinkwassererwärmung bei 30 bis 40 ° liegen, für heizungsunterstützende Anlagen bei 45 bis 60 °. Weicht die Aufstellung davon ab, reduziert sich der jährlich nutzbare Gesamtertrag. Auch bei Flachdächern können durch eine Aufständerung die notwendigen Neigungswinkel realisiert werden. Bei Bestandsgebäuden lohnt sich eine Nachrüstung insbesondere dann, wenn eine Modernisierung der Heizung oder eine Dachsanierung ansteht, da die Durchführung von mehreren Umbauarbeiten in einem Zuge Kosten sparen kann. Zusätzlich gilt es zu bedenken, dass die zur Verfügung stehende Dachfläche ebenfalls für eine Photovoltaik-Anlage, die Strom produziert, verwendet werden kann. Seitdem die Kosten für Photovoltaik-Anlagen stark gesunken sind, können diese in Konkurrenz zur Solarthermie stehen. Abhilfe können sogenannte PVT-Kollektoren schaffen, die beide Technologien in einem Kollektor vereinen. Kosten: Wartung Eine Überprüfung und Wartung alle ein bis zwei Jahre ist empfehlenswert. Entsorgung Die Entsorgung der Kollektoren ist teilweise über den Installateur oder Hersteller möglich. In manchen Fällen können die Kollektoren über den kommunalen Wertstoffhof entsorgt werden. Zu beachten ist, dass Frostschutzmittel i. d. R. über die Problemmüllsammlung zu entsorgen sind. Frei gestaltet nach Auszügen aus der Broschüre von C.A.R.M.E.N. e.V., das Centrale Agrar-Rohstoff Marketing- und EnergieNetzwerk.
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