Die Solaranlage liefert etwa 20 % bis 30 % des Heizenergiebedarfs (solare Teildeckung) und erledigt den Großteil der Warmwasserbereitung, der Rest wird mittels eines zweiten
Wärmeerzeugers abgedeckt.
Technisch machbar sind auch Systeme, welche zu 100 % das Gebäude durch Sonnenenergie beheizen (
solare Volldeckung). Demonstrationsanlagen sind vereinzelt gebaut worden. Aufgrund des hohen technischen Aufwandes und der hohen Kosten ist dies jedoch
nicht sinnvoll.
Das grundlegende Problem der solaren Gebäudeheizung ist, dass gerade, wenn der Heizenergiebedarf am größten ist (Dezember bis Februar), die solare Einstrahlung und damit der erzielbare Solarbeitrag zur Beheizung am geringsten sind (Bild 2). Die Lösung sind so genannte
Pufferspeicher, welche die Solarwärme für einige Tage (für niedrigen Solarbeitrag völlig ausreichend) bis zu mehreren Monaten (Langzeitspeicher) zwischenspeichern und bei Bedarf diese an das Heizsystem abgeben.
Voraussetzung einer solarunterstützten Gebäudeheizung ist ein sehr guter
Wärmeschutz des Hauses). Ein Jahresheizenergiebedarf unter 50 kWh pro m2 und Jahr (das entspricht einer Öl- bzw. Gasmenge von weniger als 5 Liter bzw. 5 m3 pro Jahr und m2
Wohnfläche) ist auf jeden Fall anzustreben. Erst bei niedrigem
Energiebedarf ist der Einsatz einer Solaranlage aus wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten sinnvoll. Dabei kommen etwa 20 bis 40 % des
Energiebedarfs von der Solaranlage, den Rest liefert ein konventioneller Öl- bzw. Gaskessel,
Holzhackschnitzel-, Stückholz- oder
Holzpelletskessel oder eine
Wärmepumpe.
Geeignet sind
Flachkollektoren,
Vakuum-Röhrenkollektoren und, bei einer KWL, auch
Luftkollektoren. Der optimale Anstellwinkel der
Solarkollektoren bei Unterstützung der Raumheizung liegt zwischen 48 Grad bis 60 Grad. So werden optimale Leistungswerte im Winterhalbjahr und der Übergangszeit ermöglicht und zugleich Überhitzungsprobleme im Sommer vermindert.
Als
Pufferspeicher kann ein einfacher
Stahlspeicher genutzt werden; dieser wird über außen liegende
Plattenwärmetauscher oder innen liegende Glattrohrwärmetauscher vom Solarkreis beladen. Dadurch werden das billige
Heizungswasser von der teuren
Solarflüssigkeit getrennt und die Kosten niedrig gehalten. Die Nachheizung durch den Kessel erfolgt direkt in den
Pufferspeicher, wie auch die Anbindung der
Heizflächen am besten über den Puffer erfolgt. Damit ist die Anlage hydraulisch einfach aufgebaut und einfach zu regeln. Neben den reinen Heizungspufferspeichern werden auch eine Vielzahl an kombinierten Speichersystemen zur gemeinsamen
Brauchwasser- und
Heizungswasser-bevorratung angeboten.
Für die Planung sollte unbedingt ein Spezialisten hinzugezogen werden. Dieser kann die für die Realisierung der Solaranlage nötigen Grundlagen ermitteln und danach die Anlage sinnvoll auslegen. Nötig sind die Heizlast des Gebäudes nach
DIN EN 12831, der Jahresheizenergiebedarf nach
DIN EN 832 bzw. DIN 4108, Optimierung des Gebäudewärmeschutzes (
DIN 4108 gibt hierzu Hinweise), Simulation verschiedener Varianten der Solaranlage mittels EDV, abschließende Auslegung und Kostenberechnung der Anlage.
Faustregeln zur Berechnung solarer Gebäudebeheizungen:
Kollektorfläche etwa 1 m2 bei
Flachkollektor bzw. 0,5 bis 0,6 m2 bei Vakuumröhrenkollektor pro 10 m2
Wohnfläche.
Das
Pufferspeichervolumen sollte ca. 50 Liter
pro m2 Kollektorfläche betragen. Je nach Anlagenkonfiguration und Heizenergiebedarf bzw. gewünschter Deckungsrate durch die Solaranlage sind auch stark abweichende Flächen- und Speichergrößen möglich.