Solarthermie – Funktionsweise & Technik von Solarheizungen

13. April 2021
Die Sonne stellt ihre Energie nicht in Rechnung. Warum diese also nicht zum Heizen des eigenen Hauses nutzen? Mit der Solarthermie Technik können Verbraucher Warm- und Heizwasser für ihr Eigenheim umweltfreundlich und kostengünstig selbst erwärmen. Technisch sind die Anlagen so konzipiert, dass sie problemlos in jedem Eigenheim integriert werden können. Überzeugen Sie sich, wie einfach Solarthermie funktioniert.
Dieser Artikel wurde von
Thorben Frahm für www.Solaranlagen-Portal.com verfasst.
Jetzt Fachbetriebe für Ihr Projekt finden
  • Fachbetriebe vor Ort finden
  • Mit einer Anfrage bis zu 5 Angebote erhalten
  • Garantiert einfach, kostenlos und unverbindlich!
SolarthermieAnlagentechnikFunktionsweise

Wie eine Solarthermie-Anlage funktioniert

Thermische Solaranlagen wandeln Sonnenenergie in Wärmeenergie um. Diese kann beispielsweise für die Bereitung von warmem Wasser, zum Heizen von Räumen oder Schwimm­becken genutzt werden. Thermische Solaranlagen werden auch als "Sonnenkollektoranlage" oder "Solarheizung" bezeichnet. Wir vermitteln Ihnen gerne eine kostenlose Beratung vor Ort, falls Sie sich für eine Solarthermieanlage interessieren.

Die Solarthermie Technik

Eine thermische Solaranlage besteht aus folgenden Komponenten:

  • Sonnenkollektoren. Die Kollektoren werden auf dem Hausdach befestigt. Sie wandeln die Strahlung der Sonne in Wärme um und übertragen diese auf ein Wärmeträgermedium, die Solarflüssigkeit. Warmwasser-Solaranlagen erfordern meist eine Kollektorfläche von 3 bis 7 Quadratmetern, während sich eine heizungsunterstützende Anlage eine Dachfläche von durchschnittlich 7 bis 15 Quadratmetern genehmigt. Wie groß der Solarertrag ausfällt, hängt nicht vor den Kollektoren ab. Auch Dachausrichtung und Dachneigung spielen eine wichtige Rolle.
  • Solarregler. Die Steuerungseinheit und das Gehirn der Solarheizung. Der Solarregler erkennt, wenn der Speicher nicht voll geladen ist und setzt bei Bedarf die Solarpumpe in Gang, um die Wärme vom Dach in den Speicher zu transportieren. Ist der Wärmebedarf gedeckt, schaltet er die Pumpe wieder aus. Der Regler übernimmt auch weitere Zusatzfunktionen wie eine Urlaubsschaltung, die Drehzahlregelung oder eine Legionellenschaltung. Die Reglerkomponenten inklusive Pumpe und weiteren Komponenten wie Sicherheitsventilen fasst man gelegentlich in einer Solarstation zusammen.
  • Wärmetauscher: Der Solarwärmetauscher überträgt Energie von einem Wärmeträgermedium auf ein anderes. So gelangt die Wärme aus dem Solarkreislauf in den Speicher, ohne dass sich die beiden Flüssigkeiten vermischen müssen. Ein Solarwärmetauscher kann außen am Speicher oder intern installiert werden.

    Der interne Solarwärmetauscher: Bei einer Solaranlage für Warmwasser eignen sich besonders Glattrohr-Wärmetauscher und Rippenrohr-Solarwärmetauscher. Die Solarwärmetauscher sind direkt an den Wasserkreislauf des Hauses angeschlossen und benötigen daher keine internen Wasserspeicher. In Gebieten, in denen das Wasser stark kalkhaltig ist, eignen sich Glattrohr-Wärmetauscher. Im Gegensatz zum Rippenrohr-Wärmetauscher kann sich der Kalk nicht so stark absetzen und der Solarwärmetauscher ist somit wartungsfreundlicher.

    Die Funktion der Rippenrohr-Wärmetauscher ist allerdings effektiver als die der Glattrohr-Wärmetauscher. Die Flüssigkeiten werden durch ein geripptes und verzinntes Kupferrohr geleitet, haben allerdings, bedingt durch den spiralförmigen Aufbau, einen niedrigeren Betriebsdruck und eine niedrigere Betriebstemperatur. Bei dieser Form der Solarwärmetauscher können auf kleinstem Raum große Wärmetauscherflächen untergebracht werden. Das Anbringen einer Anode beugt dem Korrossionsschutz vor.

    Externe Solarwärmetauscher: Sie finden vor allem beim Schichtenspeicher einer Solarheizung Verwendung - ein sehr guter Speicher wenn man eine Solarheizung zur Heizungsunterstützung nutzt. Hier werden mehrere Wärmetauscher an verschiedenen Einspeisepunkten angebracht, um verschiedenen wärmehaltige Schichten im Speicher zu erzeugen. Dies reduziert insgesamt den Energiebedarf zur Nachheizung des Speichers beträchtlich.
  • Solarspeicher. Der Speicher ist ein zentrales Element der Solaranlage. Da eine thermische Solaranlage die Wärme meist dann bereitstellt, wenn sie nicht benötigt wird (zum Beispiel in den Mittagsstunden, wenn niemand oder nur wenige Personen im Haus sind), muss sie zwischengelagert werden, bis sie gebraucht wird. Er sollte groß genug ausfallen, um auch für einen bewölkten Folgetag noch genügend Wärme vorrätig halten zu können. An diesen Speicher wird auch das Hauptheizsystem angebunden.
  • Das Hauptheizsystem ist bei praktisch allen thermischen Solaranlagen erforderlich. Eine Solarwärmeanlage leistet ihren größten Ertrag in den sonnenreichen Monaten. Allerdings ist der Heizwärmebedarf zu dieser Zeit am geringsten. In den kälteren Monaten deckt die thermische Solaranlage nur einen kleinen Teil des Energiebedarfes (siehe: Solarthermie im Winter). Deshalb muss ein Heizkessel einspringen, um die Hauptlast zu übernehmen. Es kommt also auf eine passgerechte Anlagenplanung an (im dortigen Text finden Sie eine Grafik, welche Ertrag und Bedarf gut gegenüberstellt), um den Wirkungsgrad von Solarthermie zu maximieren.
  • Der Ausgleichsbehälter / das Ausdehnungsgefäß. Es gleicht Änderungen an Druck und Volumen innerhalb des Solarkreislaufes aus und vermeidet Schäden an der Verrohrung oder anderen Komponenten.
  • Solarflüssigkeit. Dies ist meist eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel, welche durch die Solarpumpe zwischen Kollektor und dem Speicher für Warmwasser bewegt wird. Es nimmt die Wärme an den Kollektoren auf und gibt sie über einen Wärmetauscher an den Speicher ab, um dann wieder zu den Kollektoren gepumpt zu werden.

Weitere Informationen zur Technik und Funktionsweise von Solarthermie lesen Sie in unseren Berichten zu Solarthermie & Heizungsunterstützung und Solarthermie & Warmwasser.

Weiterlesen zum Thema "Solarflüssigkeit"

Erfahrungen & Fragen zum Thema Solarthermie

Bei Neubau: Gas-Brennwertheizung vs. Luftwärmepumpe?

Wir planen ein Fertighaus - und haben hier die Wahl seitens des Bauträgers zwischen einer Gas-Brennwert Heizung und einer Luft-Wärmepumpe (eine Erdwärmepumpe steht nicht zur Verfügung). Der Gasanschluss kostet ungefähr 400 Euro. Bei den Luftwärmepumpen sind die Mehrkosten etwa 10.000 Euro im Vergleich zur Gasheizung. Angeboten wird hier eine Nibe F2040 oder einer Nibe F2120. Was macht hier am meisten Sinn, um zukünftig auf der sicheren Seite zu sein? Mein Kopf sagt, dass sich der Mehrpreis für eine Luftwärmepumpe beim aktuellen Gaspreis nicht lohnt. Zudem kann man für den Mehrpreis ja auch eine Solarthermie oder Photovoltaikanlage installieren (oder zumindest teilweise auch schon vorbereiten). Allerdings hat meine Frau auch widerrum Vorbehalte gegen die Sicherheit einer Gasheizung (wegen Gasaustritt) - wobei ich nicht weiß, ob das bei neuen / aktuellen Gasheizungen noch ein Thema ist. Was würden Sie hier empfehlen?
Antwort von LKS SARL

Ich würde raten weder noch! Sie haben schon bei der Solarthermie einen vernünftigen Gedanken, warum nicht direkt auf Pellets hinaus gehen: wir haben das schon fast 20 Jahre: Komfort hervorragend, heimische Energie, bezahlbare wenig schwankbare Kosten und Gebäude Wertzunahme.

Anforderungen der EnEV 2016: Erdgasheizung mit einer Photovoltaikanlage möglich?

Wir sind zur Zeit auf der Suche nach der vernünftigsten Heizungsanlage für unseren Neubau. Nach langer Eigenrecherche stellt sich uns die Frage, ob eine Kombination aus einer Erdgasheizung mit einer Photovoltaikanlage die EnEV 2016 Anforderungen erfüllen kann und wirtschaftlich (vor dem Hintergrund von Investitionskosten) sinnvoll ist. Können Sie uns diesbezüglich weiterhelfen? Unsere Verunsicherung rührt daher, dass die meisten Foren, Tabellen oder Informationsportale lediglich die Kombination aus Erdgasheizung plus Solarthermie oder Luftwärmepumpe plus Photovoltaik vorzuschlagen scheinen. Was würde aus Ihrer Sicht dafür oder dagegen sprechen?
Antwort von Elsner Architekten

Aus meiner Sicht sind das zwei unabhängige Maßnahmen: Die Gasheizung verbraucht kaum Strom (nur zum Zünden und für Pumpen und Stellventile) und kann direkt mit dem Strom, den eine Photovoltaikanlage liefert, nicht viel anfangen. Und die Photovoltaikanlage liefert eben Strom, mal viel, mal wenig. Wenn sie groß genug ist, reicht es vielleicht für eine überwiegende Abdeckung Ihres Stromverbrauchs, und für einige Einspeisung ins Versorgungsnetz. Das hat aber keine Auswirkung auf die Heizung.

Die Kombination von Gasheizung mit Solarthermie führt hingegen zu einer Erhitzung eines Wasservolumens, das als Brauchwarmwasser genutzt werden kann, oder als Puffer für Heizungsunterstützung und Warmwasserbereitung. Hierdurch sinkt direkt der Gasverbrauch. Natürlich kann man auch Gasheizung und Solarthermie einrichten und zusätzlich einige Photovoltaikzellen installieren.

Die Kombination Solarthermie + Wärmepumpe ist zweckmäßig, da die Wärmepumpe ein vergleichsweise großer Stromverbraucher ist, dessen Verbrauch durch die Photovoltaik weitgehend abgedeckt werden kann.

Ob das, was Sie vorhaben, der EnEV 2016 entspricht, hängt noch an einigen weiteren Parametern, und müsste im konkreten Einzelfall beurteilt werden.

Wird ein Grundofen im Primärenergiebedarf mit eingerechnet?

Können Sie mir sagen, ob ein Grundofen im Primärenergiebedarf mit eingerechnet wird? Wir planen zwei Vollgeschosse ohne Keller, Massiv mit Planziegel T9 in 36,5cm Stärke. Ausrichtung ist SW, d.h. es sind 10 von insgesamt 14 Fenster nach Süden und Westen ausgerichtet. Am liebsten wäre mir eine Gasheizung mit Solarthermie für Warmwasser und der Grundofen ohne Wassertasche für die winterliche Gemütlichkeit. Sollte das überhaupt nicht funktionieren (ohne Solar für Heizung und ohne Lüftungsanlage), könnte/ müsste ich mich mit einer Luftwärmepumpe anfreunden.
Antwort von Energieberatung Stapff

Viele gute Antworten, aber leider liegen einige KollegenInnen etwas daneben.

Wenn für das gleiche Wohngeschoss eine weitere Zentralheizung vorhanden ist, darf der handbeschickte Ofen nicht EnEV-angerechnet werden. Ist der Ofen aber Hauptheizung (Zentralheizung) für dieses Wohngeschoss, ist er natürlich anrechenbar. Es war nie verboten (auch von der EnEV nicht), als Heizung Einzelöfen für Biomasse einzusetzen.

Grundsätzlich ist ein Grundofen zu empfehlen, wenn Sie im Dauerbetrieb heizen können. Abends schnell mal einheizen geht damit nicht, da braucht es einen Kaminofen ohne Speichermasse.
Ein wasserführender Grundofen kann nicht sicher funktionieren, deshalb bietet der seriöse Fachhandel auch keinen an.

Gastherme und Solar für WW ist nach wie vor die preiswerteste Heizenergielösung. Ein bisschen mehr Dämmung dazu, dann ist der nachweis Erneuerbare Energie geführt. Ich kenne kein Bauamt, das nach diesem Nachweis fragt.
Bauherren fragen meist nach pragmatischen Lösungen, nicht nach realitätsfremden Vorschriften.

Winterliche Grüße
www.energie-wuerzburg.de

Eigene Frage stellen

Sie haben eine Frage?

HausCo Logo
Experten und Fachbetriebe beantworten kostenlos Ihre Fragen zum Thema Solaranlagen
Jetzt Frage stellen