Solarthermie berechnen: Größe & Auslegung

Prinzipiell eignet sich jedes Dach für eine Solarthermie. Dennoch sollten die Dachneigung und Dachausrichtung stimmen. Eine gute Grundlage bildet eine nach Süden ausgerichtete Dachfläche. Diese sollte zudem unverschattet sein. Kleinere Einbußen in den Morgen- oder Abendstunden durch den niedrigen Sonnenstand sind tolerierbar. Ansonsten gilt, dass sowohl auf Flach- als auch auf Schrägdächern eine Montage möglich ist. Eine Viessmann Solarthermie kann jedoch auch direkt an der Fassade angebracht werden.

In der Regel benötigen diese Anlagen keine speziellen Genehmigungen. Einzige Ausnahmen sind denkmalgeschützte Häuser sowie Gebäude in Gebieten mit Milieuschutz. Bei Unsicherheiten wenden Sie sich an das zuständige Amt vor Durchführung der Maßnahmen.

Die Solarkollektoren sammeln die Energie immer dann ein, wenn Sonnenstrahlen auf ihre Fläche treffen. Im Winter muss lediglich beachtet werden, dass die Sonne flacher am Horizont steht. Daneben ist die Sonnenscheindauer in der Regel auch geringer. Dies ist im Vorfeld der Installation einer Solarthermie in jedem Fall zu berücksichtigen. So bieten Viessmann Sonnenkollektoren verschiedene Montagemöglichkeiten. Bei ungünstigem Dachstand, kann Fassadenmontage eine Lösung sein. Hier ist aber der Abschnitt der Fassade zu wählen, der am Tag der meisten Sonne ausgesetzt ist. Grundsätzlich können Neigung der Kollektoren sowie die Größe der Kollektorflächen angepasst werden, damit Sie auch im Winter einen vergleichsweise hohen Ertrag haben. Die Solarthermie als alleinige Heizung im Winter ist aber in Deutschland kaum möglich. Eine Nachheizung, z.B. ein Brennwertkessel, sollte eingesetzt werden.

Der Wartungsaufwand bei einer Solarthermie ist im Vergleich zu anderen Heizsystemen gering. Dennoch empfiehlt es sich, eine jährliche Inspektion durchführen zu lassen. Bei einer Inspektion werden unter anderem der Anlagendruck sowie die Pumpen geprüft. Daneben sollte alle drei bis fünf Jahre eine Sichtkontrolle der wesentlichen Komponenten erfolgen. Bei dieser schaut sich der Fachmann nicht nur die Kollektoren an, sondern auch alle weiteren Rohrleitungen, Armaturen und alle weiteren Bestandteile.

Wie bei jeder Befüllung von Heizungsanlagen befindet sich auch im Kollektorkreis Luft. Diese wird größtenteils vom Wärmeträgermedium verdrängt. Ein geringer Teil bleibt übrig und befindet sich auch im Medium selbst, löst sich daraus aber erst bei höheren Temperaturen. Luft im Kollektorkreis verursacht Geräusche und kann das einwandfreie Durchströmen der Sonnenkollektoren maßgeblich beeinflussen. Anders als bei Heizungsanlagen kann die Entlüftung im Betrieb aber nicht am Hochpunkt der Anlage, also am Kollektor, stattfinden. Zum Einsatz kommen Entlüfter, die entweder per Hand oder automatisch geöffnet beziehungsweise geschlossen werden. Sie befinden sich bestenfalls im Vorlauf und vor Eintritt in den Speicher.

In den sonnenreichen Monaten des Jahres kann es vorkommen, dass der Pufferspeicher der Solarthermieanlage gesättigt ist und keine Wärme mehr von den Kollektoren aufnehmen kann. Das Angebot übersteigt den Bedarf. Erkennt die Regelung dies, unterbricht sie den Solarkreislauf jedoch rechtzeitig. Grundsätzlich ist die sogenannte thermische Stagnation bei einer Solaranlage also ein normaler Betriebsvorgang: Ab einer Temperatur von etwa 140 bis 150 Grad Celsius beginnt die Solarflüssigkeit zu verdampfen. Der Druck in der Anlage steigt aufgrund des zunehmenden Volumens immer weiter an und die Kollektorflüssigkeit wird in ein Membranausdehnungsgefäß (MAG) gedrückt. Es verbleibt kaum oder keine Flüssigkeit in den Kollektoren. Diese füllen sich erst wieder, wenn die Temperaturen sinken. Durch die Kondensation der Solarflüssigkeit nimmt der Druck im System wieder ab und die in dem MAG zwischengelagerte Flüssigkeit strömt zurück. Wird Wärme benötigt, nimmt die Solarthermieanlage wieder den Betrieb auf. Wichtig ist, dass die Anlage für Solarthermie auf die Stagnation ausgelegt ist und regelmäßig gewartet wird. Denn dabei wird auch die Beschaffenheit der Kollektorflüssigkeit geprüft, die durch den Vorgang beeinträchtigt werden kann.

Für die Nutzung der Sonnenenergie ist die Frage interessant, wie hoch der Anteil der Sonnenstrahlung ist, der real genutzt werden kann. Von den 1.367 W/m² Strahlungsstärke (Solarkonstante) treffen aufgrund des Ein­flusses der Atmosphäre noch maximal etwa 1.000 W/m² auf die Erdoberfläche. Der Teil der Strahlung, der bei wolkenlosem Himmel auf die Erdoberfläche trifft, wird ­direkte Strahlung genannt. Passiert das Sonnenlicht Wolken, wird es gestreut und man spricht von diffuser Strahlung. Die Summe aus diffuser und direkter Strahlung heißt Globalstrahlung.

Die solare Deckungsrate beschreibt das Verhältnis zwischen der für die Wärmeerzeugung benötigten Energie und der nutzbaren Solar­wärme. Je höher die solare Deckung ist, desto weniger Energie muss von der konventionellen Anlage bereitgestellt werden. Die Berechnungsgrundlage für die solare Deckungsrate ist immer die Wärmemenge, die von den jeweiligen Wärmeerzeugern pro Jahr bereitgestellt wird (und nicht deren Leistung).

Der Nutzungsgrad beschreibt das Verhältnis von eingestrahlter Energie zu nutzbarer Solarwärme. Hohe Temperaturen und längere Stillstandszeiten verschlechtern den Nutzungsgrad. Der Nutzungsgrad hat unmittelbaren Einfluss auf den spezifischen Ertrag der Kollektoranlage. Er besagt, wie viel Nutzwärme pro Quadratmeter Kollektorfläche und Jahr von der Solaranlage erzeugt werden kann. In der Regel gilt: Je größer der spezifische Ertrag, desto höher ist die Wirtschaftlichkeit der Anlage.

Grob lassen sich vier Schritte unterscheiden, welche der Fachbetrieb umsetzt:

1. Montage der Kollektoren: Auf Schrägdächern erfolgt dies durch Aufdach-Montage mit Dachhaken. Bei Flachdächern und anderen Flächen ist eine spezielle Unterkonstruktion notwendig, auf welche die Kollektoren aufgebracht werden.  
2. Montage des Speichers: Bei der Platzierung des Speichers ist der Platzbedarf (Grundfläche und Kippmaß) ebenso wie das Gewicht und möglichst kurze Anschlusswege, um die Wärmeverluste gering zu halten, zu beachten.  
3. Schließen des Solarkreises: Vor- und Rücklaufleitung für Solarkreis werden angebracht und alle Verbindungen gesetzt. Der Solarkreis wird gespült und es erfolgt die Dichtigkeitsprüfung, bevor der Kreislauf befüllt wird.  
4. Inbetriebnahme: Unter anderem das Steuersystem, der Solarregler und Temperaturfühler werden angebracht. Zudem erfolgt die Installation aller Armaturen sowie die Verbindung zur Warmwasserbereitung und / oder Heizungsunterstützung.

Vor der Übergabe des Abnahmeprotokolls werden Sie dann vom Solarteur noch in die Funktion der Anlage eingewiesen.  

Ja. Hier verwendet der Solarteur höhenverstellbare Dachhaken, um die Unebenheiten auszugleichen. Gegebenenfalls sind auch andere Vorbereitungen notwendig. Der Experte wird dies im Vorfeld mit Ihnen aber besprechen.  

Davon ist abzuraten. Wie gezeigt ist die Montage komplex und vor allem die Verbindungen zur Warmwasserbereitung und zum Heizkreislauf bedürfen der Fachkenntnisse eines Installateurs. Sie können mit Ihrem Fachbetrieb im Vorfeld aber besprechen, ob Sie Vorbereitungen am Dach bereits übernehmen können. Handeln Sie jedoch nicht voreilig. Der Fachbetrieb berät Sie gern, was eventuell gemacht werden kann, wenn Sie entsprechendes handwerkliches Geschick mitbringen. Die Solarthermie komplett selbst anschließen oder montieren, sollten Sie aber nicht.