Energietechnische Voraussetzungen Wie eingangs bereits erwähnt wurde,

beeinflus-sen zahlreiche Faktoren das gesamte System. Im folgenden werden für die einzelnen Systemteile Empfehlungen in Form einer «Checkliste» abge-geben, die den optimalen Einsatz der Sonnen-energie unterstützen. Es wird grundsätzlich zwi-schen Anlagen, die nur zur Warmwasserberei-tung und Anlagen, die daneben auch Heizzwecken dienen, unterschieden.

Anlagen zur Warmwasserbereitung

Warmwasserverbrauch und die Nutzungscharak-teristik

Der Warmwasserverbrauch und die Nutzungs-charakteristik sind gemäss den in Kapitel 1 und 2 erläuterten Sachverhalten zu beurteilen.

Speichervolumen und nutzbarer Energieinhalt Bei Anlagen, die ausschliesslich der Aufbereitung von Warmwasser dienen, empfiehlt es sich, ins-besondere bei grossem Verbrauch, zu

überprü-fen, wie gross der nutzbare Energieinhalt ist, der im Speicher gelagert werden kann, denn die Spei-cherkapazität beeinflusst die Zuschalthäufigkeit des nicht solaren Systems.

Systeme, die das Warmwasser direkt erwärmen, haben gegenüber Speichern mit integriertem Wassererwärmer den Vorteil, dass beim Bezug nur geringe Mischtemperaturen (Exergieverluste) ent-stehen. Somit ist der gesamte Speicherinhalt solar nutzbar und die Speichertemperatur bleibt im Be-reich des Solartauschers nach jedem Bezug auf dem tiefst möglichen Niveau.

Beispiel: Ein Speicher mit integriertem Wasserer-wärmer und ein SpeicherwassererWasserer-wärmer, beide durch Sonnenenergie auf 80 °C geladen, werden durch einen konstanten Warmwasserverbrauch (Bezugstemperatur 50 °C) entladen. Die Entladung wird abgebrochen, wenn die Warmwassertempe-ratur unter 45 °C fällt.

Abbildung 3.15

Speicher mit integriertem Wassererwärmer

Abbildung 3.18

Warmwasserbezug und Speicherschichtung Abbildung 3.16

Warmwasserbezug und Speicherschichtung

Abbildung 3.17

Speicherwassererwärmer

Beim Speicherwassererwärmer ist der Bezug über längere Zeit möglich als beim integrierten Wasser-erwärmer. Die Temperatur der untersten Schicht (3) und die Kollektortemperatur (4) sinken, sobald Warmwasser bezogen wird, was den Solarertrag erhöht.

Nachladung mit Zusatzenergie

Die Nachladung von Speicherwassererwärmern mit Zusatzenergie soll auch bei Kleinsystemen während der Heizperiode ab Heizanlage erfolgen, damit die Stromspitzen im Winter verringert wer-den können.

Warmwasserverteilung

Der Warmwasserverteilung mit Zirkulations-system gilt es, besondere Aufmerksamkeit zu schenken.

• Zirkulationssysteme sind für die Sonnenener-gienutzung grundsätzlich sinnvoll. Im Winter können die entstehenden Verluste der Heizung zugerechnet werden, während sie im Sommer zum Teil mit Sonnenenergie gedeckt werden können. Mit einem Rohr-an-Rohr-System kön-nen die Zirkulationsverluste minimiert werden.

• Eine Schaltuhr soll die Laufzeit der Zirkulation begrenzen.

• Im Einfamilienhaus ist das «Einzelzapfstellen-System» anzustreben, damit die durch lange Warmwasserleitungen bedingten Zirkulations-verluste vermieden werden können.

• Der Einsatz eines thermischen Mischers als Verbrühungsschutz ist dann angezeigt, wenn Speichertemperaturen von über 60 °C erwartet werden.

Speicherplazierung

• möglichst kurze Warmwasserleitungen

• Speicherverluste können bei entsprechendem Speicherstandort mithelfen, den Raum zu be-heizen, die Wäsche zu trocknen, etc. Dasselbe gilt auch für Heizungsspeicher. Speicher- und Verteilverluste können 30% der zur Wärme- oder Warmwassererzeugung eingesetzten Energie ausmachen.

Anlagen zur Heizunterstützung und Warm-wasserbereitung

Hochtemperatur Wärmeabgabe (Vorlauftempera-tur bis 90 °C)

Systeme mit Luftheizapparaten, Lüftungsgruppen oder Prozesswärme benötigen sehr hohe System-temperaturen. Diesen hohen Temperaturen gilt es besondere Beachtung zu schenken, da bei der Einführung in den Speicher eine Durchmischung des Speicherwassers stattfinden kann und damit Exergieverluste entstehen. Dieser Umstand hat auf den Solarertrag äusserst negative Auswirkun-gen. Daher sollten Hochtemperaturgruppen über einen eigenen Verteiler geführt und nicht mit den Niedertemperaturgruppen gemischt werden. Wei-terhin gilt es zu beachten, dass die Wärmeenergie des Hochtemperaturrücklaufs unter Umständen weiter genutzt werden kann. Sofern er direkt in den Speicher zurückgeführt wird, ist eine schichtge-rechte Einlagerung notwendig (vgl. Abbildung 3.26)

Niedertemperaturheizung (Vorlauftemperatur bis 60 °C)

Solaranlagen werden sehr häufig mit einer bereits bestehenden Niedertemperaturheizung kombi-niert. Bei einer solchen Einbindung ist besondere Vorsicht geboten, da im Winterhalbjahr eine unge-schickte Lösung eine Halbierung des möglichen

kann. Ist der Rücklaufstutzen am Speicher tief und somit auf der Höhe des Solartauschers angebracht, so wird der gesamte Speicher auf einem hohen Temperaturniveau gehalten (vgl.

Abbildung 3.05). Dieser Umstand verunmög-licht die Nutzung schwacher Sonneneinstrah-lung, wie sie im Winterhalbjahr öfters vor-kommt. Mit einer Rücklaufumschaltung kann dieser unerwünschte Effekt verhindert werden.

• Eine Vergrösserung der Wärmeabgabeflächen – zum Beispiel in Form von zusätzlichen Heizkör-pern – bewirkt ebenfalls eine Verminderung der Vorlauftemperaturen.

• Durch bauliche Massnahmen, zum Beispiel durch zusätzliche Wärmedämmung der dehülle, kann der Heizenergiebedarf des Gebäu-des verringert werden. Dies wiederum erlaubt eine Senkung der Vorlauftemperatur für die Hei-zung, was sich positiv auf den Solarertrag aus-wirkt.

Tieftemperaturheizungen (Vorlauftemperatur bis 45 °C)

Tieftemperaturheizungen bilden die beste Voraus-setzung für den effizienten Einsatz von Solaranla-gen.

• Bei Neubauten ist eine maximale Vorlauftempe-ratur von 45 °C bei minus 8 °C Aussentempera-tur vorzusehen.

• Die Einbindung von Solaranlagen in Niedertem-peraturheizungen ist problemlos, und planeri-sche Fehler haben weniger gravierende Auswir-kungen.

• Anlagen mit einer maximalen Vorlauftempera-tur von 30 °C stellen aufgrund der geringen Differenz von Vorlauf- und Raumtemperatur er-höhte technische Anforderungen an den Planer und können überdies zu einer Verminderung der Behaglichkeit im Raum führen.

Bodenheizungen

Bodenheizungen bilden dank Tieftemperatur eine gute Voraussetzung für den Einsatz von Solaranla-gen.

• Der gesamte Unterlagsboden dient als Spei-cher, weshalb das Temperaturniveau gering

ge-• In der französischsprachigen Schweiz wird seit einiger Zeit ein neues System mit dem Namen

«Plancher solaire» angewendet, das Solarwär-me über ein Bodenheizsystem direkt in den Etagenböden speichert. (Siehe Exkurs 5.27)

• In südorientierten Räumen mit passiver Son-nenenergienutzung hat die Bodenheizung auch negative Auswirkungen. Beheizte Bodenflächen nehmen wenig Passivwärme auf und reagieren sehr träge.

Phasenverschiebung bei der Wärmeabgabe

• In der Übergangszeit (Frühling und Herbst) wird Sonnenenergie nicht unmittelbar, sondern erst am Abend oder am anderen Morgen benötigt.

Dies gilt es bei der Dimensionierung des Spei-chers zu berücksichtigen.

• Um die am Nachmittag anfallende Sonnenener-gie einzulagern, haben sich Speicher mit 100 bis 150 l pro m² Absorberfläche bewährt. Sehr klei-ne Speicher (unter 80l/m² Absorberfläche) füh-ren zu einem raschen Temperaturanstieg und verringern so den Kollektorertrag.

• Grosse Speicher (über 200 l/m²) reagieren hin-gegen nur sehr träge. Bei tiefem Temperaturni-veau im Speicher kann deshalb innerhalb Tages-frist kein nutzbares Temperaturniveau erreicht werden, und die geringe Sonneneinstrahlung wirkt wie ein warmer Tropfen auf den kalten Stein. Diesem unerwünschten Effekt kann mit einer Teilbewirtschaftung entgegengewirkt wer-den. Wie in Teil 5 erläutert, bieten sich zwei Lösungen an: Entweder wird neben dem Be-triebs- ein separater Lagerspeicher eingerichtet (vgl. Beispiel 5.3) oder der Speicher wird hori-zontal unterteilt, so dass eine Teilbewirtschaf-tung im oberen Teil des Speichers möglich wird (vgl. Beispiel 5.1).

3.1.3 Sonnenenergienutzung in