Vom Frühjahr, über Sommer bis in den Herbst sind Solaranlagen die perfekte Lösung zur Brauchwassererwärmung und gegebenenfalls der Beheizung des ganzen Hauses. Die Intensität und Länge der Sonneneinstrahlung ist besonders günstig. Gerade in diesen Monaten ist der Heizbedarf gering und die Pelletheizung startet nur zur Brauchwassererwärmung. In dieser Zeit läuft sie betriebswirtschaftlich und energetisch ungünstig. Eine Kombination der Pelletheizung mit Solarenergie bietet sich geradezu an. Förderprogramme des Bundes und der Länder und die Weiterentwicklung der Technik machen die Investition in diese Kombination erneuerbarer Energien so günstig wie nie zuvor.
Funktion eines Heizkreislaufes mit Pelletheizung (ohne Solarenergie)
Der Pelletkessel erwärmt im direkten Wege das Heizwasser. Mit Hilfe einer Heizkreispumpe wird dieses als Vorlauf in die einzelnen Heizkörper des Gebäudes gepumpt. Der Kreislauf ist geschlossen, wenn das abgekühlte Heizwasser wieder im Pelletkessel angelangt ist und von Neuem erwärmt wird. Zur Erwärmung des Brauchwassers pumpt eine Speicherpumpe in einem zweiten Kreislauf warmes Wasser durch einen Warmwasserbehälter. Dieser funktioniert als Wärmetauscher. Das heiße Wasser läuft durch eine Rohrleitung und erwärmt kaltes Wasser im Behälter (ähnlich einem Wasserkocher). Aus diesem Behälter pumpt eine weitere Pumpe das warme Wasser zu den Wasserhähnen.
Die Wasserrohre in alten Anlagen wurden so verlegt, dass sie am Wasserhahn endeten. Dadurch kam nach dem Aufdrehen des Wasserhahnes lange kaltes Wasser. Die Warmwasserentnahme war zeitlich verzögert. In modernen Anlagen wird das Wasser durch eine Zirkulationspumpe in einer Ringleitung ständig in Bewegung gehalten. So ist beim Aufdrehen des Wasserhahnes sofort warmes Wasser verfügbar.
Arten von Solarkollektoren
Solarkollektoren können in Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren unterschieden werden. Im Inneren der Kollektoren befindet sich ein schwarzer Absorber. Dieser wird durch Sonneneinstrahlung erhitzt. Über Flüssigkeiten in den Kollektorrohren überträgt sich die Wärme. Diese wird dann über externe Rohre in den Speicher geleitet.
Bei Flachkollektoren liegen die Rohrschlangen unter einer Glasplatte in einem gedämmten Gehäuse. Die Rohrdämmung befindet sich innerhalb des Absorbergehäuses. Dadurch sind die Verluste bei der Übertragung der Absorberwärme größer. Bei Vakuumröhrenkollektoren befinden sich die Absorberstreifen in luftleeren Glasröhren. Die Wärmeverluste werden stärker reduziert. Vakuumröhrenkollektoren sind wesentlich effizienter als Flachkollektoren aber auch teuerer in Ihrer Anschaffung.
Solaranlagen zur Erwärmung des Brauchwassers
Eine Pelletheizung verbraucht im Jahr durchschnittlich 90 % der Energie zum Beheizen des Gebäudes. Nur 10 % der Gesamtenergie fließt in Brauchwasser. Ein durchschnittlicher Sonnenkollektor von 5 m² eines Gebäude mit 150 m² Grundfläche kann 60 % des Brauchwassers erwärmen. Damit beläuft sich die Gesamteinsparung auf insgesamt 6 % des Heizbedarfes eines Haushaltes. Ohne großen Aufwand können so jährlich ca. 250 bis 300 kg Pellets eingespart werden. Das entspricht bei heutigen Pelletpreisen nach 20 Jahren Abschreibungszeit eine Einsparung von ca. 1.200 Euro. Gerade in den Sommermonaten, in denen keine Heizenergie benötigt wird, läuft die Anlage, bei der ausschließlichen Erwärmung des Brauchwassers, sehr unenergetisch. Eine Kombination mit Solarenergie kann hier Abhilfe schaffen.
Die Sonnenenergie wird mit Hilfe von Kollektoren eingefangen. Der Solarkreislauf ist an den Brauchwasserspeicher angeschlossen. Damit ist neben der Heizspirale der Pelletheizung, eine zweite Spirale in den Wärmespeicher eingebaut. Dieses sogenannte bivalente System deckt Spitzenlasten ab. Die Elektronik ist so eingestellt, dass sich bei ungünstiger Sonneneinstrahlung an kühlen Tagen automatisch der Pelletkessel einschaltet. Scheint die Sonne, wird der Wasserspeicher ausschließlich mit Sonnenenergie erwärmt. Die Investitionskosten einer solchen bivalenten Anlage halten sich in Grenzen, da alle Elemente in der Heizungsanlage vorhanden sind, einschließlich Brauchwasserspeicher. Die Solarenergie kann einfach installiert und angeschlossen werden, ohne zusätzliche Geräte aufzustellen.
Für die Fläche der Kollektoren gelten Richtwerte von 1 bis 1,5 m² pro Person oder je 10 m² Wohnfläche. Der Solarspeicher sollte ein Volumen von 1,5 bis 2-fachem Wärmebedarf betragen, also mindestens 300 Liter. Der Speicher sollte auf jeden Fall nicht zu klein berechnet werden. Ein großer Speicher hält länger das Wasser warm. Auch die Kollektorfläche sollte nicht zu klein sein. Es besteht die Gefahr, dass die Pelletheizung zu oft anspringt um nachzuheizen.
Solaranlagen zur Erwärmung des Brauchwassers und Beheizung des Hauses
Soll Solarenergie zusätzlich zur Raumbeheizung genutzt werden, ist ein externer Pufferspeicher nötig. Ist der Brauchwasserspeicher genügend erwärmt, wird die überschüssige Energie zur Erwärmung des Pufferspeichers verwendet. Bei günstiger Sonneneinstrahlung bleibt die Temperatur des Speichers auf einem konstant Niveau und es muss nur noch wenig durch den Pelletkessel nacherwärmt werden. Dabei muss aber bedacht werden, dass Sonnenenergie nur in den Sommermonaten eingefangen werden kann. Da in dieser Zeit nur wenig Raumwärme gebraucht wird, bleibt viel Energie ungenutzt.
Voraussetzung zur Installation einer Pelltheizungen in Kombination mit Solarenergie zur Unterstützung der Raumbeheizung, ist eine geringe Vorlauftemperatur. In Gebäuden mit solchen Anlagen, sollte die Vorlauftemperatur zwischen 55° und 60 °C betragen. In einem Haus, das mit Heizkörpern ausgestattet ist, wird der Vorlauf dagegen mit ca. 70°C gefahren. Deshalb ist der Einbau vor allem in Passivhäusern oder Gebäuden mit Fußbodenheizung gut umsetzbar.
Im Winter ist die Größe der Solarkollektoren entscheidend. An sonnigen Tagen kann in dieser Jahreszeit viel Energie aufgefangen und in den Pufferspeicher geleitet werden. Die Pelletheizung benötigt weniger Energie zur Beheizung des Hauses. An bewölkten Tagen schließt ein elektrisch gesteuertes Ventil den Solarkreislauf. Dadurch kann keine kalte Luft in Pufferspeicher gelangen und die Temperatur abkühlen. Dieses kann auch durch Drehzahlregulierung der Pumpe realisiert werden.
