Solarthermie - Solarwärme und Solaranlagen
Kollektoren der Solaranlagen
Wärmespeicher für Solaranlagen
Weitere technische Elemente des Solarkreislaufes
Funktionsweise der thermischen Solaranlage
In der modernen Solarthermie verwendet man selektive Absorber in den Sonnenkollektoren. Mittels einer speziell für diese Anwendung entwickelten Beschichtung weisen die selektiven Absorber eine sehr hohe Effizienz auf. Die Aufnehme der kurzwelligen Sonnenstrahlung liegt bei etwa 95%, die Abstrahlung der langwelligen Wärmestrahlung ist jedoch auf etwa 5% - 10% reduziert. Als Material für die Absorberbleche verwendet man Kupfer oder Aluminium, wobei der Marktanteil der aus Aluminium bestehenden Absorberbleche aufgrund der geringeren Materialkosten überwiegt. Die Absorberbleche beschichtet man mittels unterschiedlicher Verfahren mit der vorher erwähnten selektiven Oberfläche.
Schwachpunkt der Kollektoren
Das Kernstück eines thermischen Solaranlage ist der wärmeabsorbierende Kollektor. Um die thermischen Verluste möglichst gering zu halten, ist dieser Absorber in einem gut wärmegedämmten Kasten mit einer meist aus Glas bestehenden Abdeckung eingebaut.
Eine zwischen dem Warmwasserspeicher und dem Kollektor in einem Kreislauf strömende Flüssigkeit (i.d.R. ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel)übernimmt den Abtransport der thermischen Energie aus dem Absorber.
Temperaturfühler messen die Temperaturen im Warmwasserspeicher und im Sonnenkollektor. Sobald die Temperatur im Kollektor die Temperatur im Warmwasserspeicher ausreichend übersteigt, schaltet die Regelung der Solaranlage eine Umwälzpumpe ein und die im Sonnenkollektor entstehende Wärme wird in den Speicher geleitet.
Solarthermie - Energie frei Haus
Die technische Entwicklung thermischer Solaranlagen hat einen ausgereiften Stand erreicht. Die Solaranlagen arbeiten zuverlässig, Wartungsarbeiten müssen nur selten durchgeführt werden und die Lebensdauer liegt bei etwa 20 Jahren.
Mit einer Solaranlage auf Ihrem Hausdach zeigen Sie deutlich, dass Sie nicht nur über den Klimaschutz reden - Sie gehen mit gutem Beispiel voran und demonstrieren verantwortungsvolles Umweltbewusstsein.
Die thermische Solaranlage senkt Ihre zukünftigen Kosten für Heizöl, Strom oder Gas erheblich, in unseren Breiten können Sie vom Mai bis in den September das warme Brauchwassers mit Hilfe der Solarthermie vollständig selber erzeugen.
Aber auch im Winter produziert Ihre Solaranlage erhebliche Mengen an warmem Wasser, Ihre Solaranlage unterstützt die Heizung und liefert auch in der kalten Jahreszeit noch warmes Wasser zum Duschen und Baden.
Sonnenkollektoren für Heizung und Warmwasser
Eine gut dimensionierte thermische Solaranlage deckt im Jahresschnitt etwa 60 bis 90 % des Warmwasserbedarfes eines Haushaltes ab. Während der lichtstarken Sommertage wird meist problemlos der gesamte Bedarf an warmem Wasser erzeugt. Die zur Warmwasseraufbereitung genutzte konventionell arbeitende Heizung kann in dieser Zeit vollständig abgestellt werden. Wer zusätzlich noch seine Waschmaschine und den Geschirrspüler mit einer Warmwasserleitung versorgt, nutzt die von der Sonne in der Solaranlage bereitgestellte Energie noch effizienter.
Bild: Sonnenkollektoren
Foto: Nieuw
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Durch die von Solaranlagen in einen Warmwasserspeicher übertragene Wärmeenergie kann man Perioden mit schlechtem Wetter überbrücken. Größer dimensionierte Solaranlagen mit einem gut isoliertem Saisonspeicher können die Energie der Sommermonate bis in den Winter speichern.
Solarwärmespeicher haben die Funktion Wärme auch zu Zeiten geringer Sonneneinstrahlung und nachts in ausreichender Menge zur Verfügung zu stellen. Speicherlösungen reichen dabei von kleinen Speicher im Umfang von wenigen hundert Litern Wasser für den Privatgebrauch, die warmes Brauchwasser für wenige Tage vorrätig halten, bis hin zu solaren Nahwärmesystemen und saisonalen Großspeichern, die Wärme über mehrere Monate bereitstellen und zum Teil ganze Stadtteile versorgen.
Je nach Funktion setzt man auf unterschiedliche Anlagentypen. Wichtig sind bei allen Anlagetypen eine gute Wärmedämmung, durchdachte Lösungen an den Anschlüssen, um Wärmebrücken zu vermeiden, sowie eine Bauformen, die eine gute Temperaturschichtung im Speicher unterstützt (hoch und schlank).
Wärmespeicher für Heizung und Warmwasser
Die Wärmespeicher bei Solaranlagen sollen in Zeiten schwacher oder keiner Sonneneinstrahlung für den Betreiber der Solaranlage eine ausreichende Menge an Wärmeenergie zur Verfügung stellen.
Wärmespeicher gibt es in unterschiedlichen Ausführungen und mit unterschiedlichem Wärmespeichervermögen. Kleine in Solarsysteme eingebaute Wärmespeicher sichern nur wenige 100 Liter Brauchwasser für einige Tage, saisonale Großspeicher können die gespeicherte thermische Energie der Solaranlagen über einen Zeitraum von mehrere Monaten bereitstellen.
Wichtig sind eine gute Temperaturschichtung um ein vermischen der kalten und warmen Wasserschichten möglichst zu vermeiden. Um diese Anforderung zu erfüllen sollte der Wärmespeicher ein gutes Verhältnis von der Höhe zu der Breite haben, die Temperaturschichtung in hoch und schlank gebauten Wärmespeichern ist besser.
Die Wärmedämmung der Wärmespeicher ist für das Speichervermögen ebenfalls sehr wichtig. Gute Speicher sind stark gedämmt, insbesondere an die Anschlussleitungen müssen eine gute Wärmedämmung aufweisen. Hier ist besonders darauf zu achten, Wärmebrücken zu vermeiden.
Je höher die spezifische Dichte das Speichermediums ist, umso grösser ist das Speicher Darüber hinaus ist die Dichte von Speichermedien entscheidend dafür, ob sich große Mengen an Wärme kompakt speichern lassen. Bisher sind wasserbasierte Speicher gebräuchlich, allerdings gibt es vielversprechende Versuche mit phasenabhängigen Materialien (PCM), Sorptionsspeichern oder thermochemisch reagierenden Speichermaterialien (TCM).
Darüber hinaus ist die Dichte von Speichermedien entscheidend dafür, ob sich große Mengen an Wärme kompakt speichern lassen. Bisher sind wasserbasierte Speicher gebräuchlich, allerdings gibt es vielversprechende Versuche mit phasenabhängigen Materialien (PCM), Sorptionsspeichern oder thermochemisch reagierenden Speichermaterialien (TCM)
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