Auslegung einer Solarthermieanlage zur Heizungsunterstützung

Sie interessieren sich für eine Solaranlage die zusätzlich zur Brauchwassererwärmung auch eine  Heizungsunterstützung bietet? Allerdings ist die richtige Auslegung der Solaranlage zur Heizungsunterstützung etwas schwieriger als bei der Warmwasserbereitung, da viele Aspekte berücksichtigt werden müssen. Wie Sie die Anlage richtig auslegen und worauf Sie achten sollten, möchten wir Ihnen hier gerne darbieten.

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Korrekte Berechnung von Kollektorgröße, Wärmespeicher und Deckungsgrad

Bei der Berechnung dieser Daten bringt es den großen Nachteil, dass thermische Solaranlagen gerade dann am Meisten Wärme produzieren, wenn der Bedarf an Heizwasser am Geringsten ist. Im Winter wiederum ist der Heizbedarf zwar hoch, jedoch wird nicht genügend solare Wärme erzeugt um den Bedarf komplett zu decken. Deshalb sollten Sie sich in jedem Fall von einem Fachmann richtig beraten lassen, damit alle Fakten in einer Berechnung berücksichtigt werden. Entscheidend für die richtige Anlagengröße ist auch der Energieverbrauch des Gebäudes, ausreichender Platz für einen großen Speicher sowie die Dachneigung und –Ausrichtung.

Es sollte eine Lösung erzielt werden, womit die Wärme die im Sommer durch die Kollektoren erzeugt wird auch später genutzt werden kann, ohne dass eine Anlage zu groß dimensioniert wird. Eine größere Anlage erzeugt die meiste Wärme im Sommer und amortisiert sich durch die hohen Anschaffungskosten und der geringeren Effizienz langsamer als eine ideal ausgelegte Solaranlage. Also kommt es bei der Auslegung der Anlage darauf an ein Mittelmaß zwischen Anschaffungskosten, Anlagengröße und Ertrag zu finden, um einen geringen Systemnutzungsgrad zu umgehen.

Auslegung einer Solarthermieanlage

Die richtige Anlagengröße

Zu allererst wird anhand der solaren Deckungsrate der Bedarf an Warmwasser eines Haushalts berechnet. Anhand der solaren Deckungsrate wird ersichtlich wie viel Prozent des Bedarfs durch die Solarthermieanlage gedeckt werden kann. Im Schnitt beläuft sich dieser Wert auf rund 60% im Jahr. Um die optimale Größe der thermischen Solaranlage zur Heizungsunterstützung herauszufinden, sollten mehrere Faktoren, wie die Größe des Haushalts und der Wärmebedarf, berücksichtigt werden.

Gehen wir zum Beispiel von einem Haushalt mit 4 Personen aus. Der Wärmebedarf ist natürlich höher als bei zwei Personen, da in mehreren Räumen geheizt werden muss. Dies gilt generell auch für den Warmwasserbedarf, da mehrere Personen duschen müssen und auch die Waschmaschine häufiger läuft als bei zwei Personen. Aus diesem Grund sollte eine Solarthermieanlage auch dementsprechend größer dimensioniert werden (Kesselleistung, Pufferspeicher, Kollektorfläche). Je genauer die Solarthermieanlage dem Wärmebedarf angepasst wurde, desto effektiver arbeitet sie.

Die Kollektorfläche sollte optimalerweise eine Größe von rund 7 Quadratmeter bei 4 Personen im Haushalt aufweisen. Je nach Anzahl der Personen und Art der Kollektoren, haben wir Ihnen eine Tabelle zur Übersicht eingefügt.

Auslegung einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung / Heizungsunterstützung
Warmwasser-Bereitung Personenanzahl Warmwasser+Heizung
Personenanzahl
Flachkollektor Röhrenkollektor
bis 2 3,5 – 4,0 m² 3 – 3,5 m²
2-4 4,5 – 5,5 m² 3 – 3,5 m²
4-6 bis 3 + Heizen 6 – 6,5 m² 4,5 – 5,5 m²
5-8 bis 4 + Heizen 7 – 8,5 m² 6 – 7 m²
7-10 bis 5 + Heizen 9 – 11 m² 7,5 – 8,5 m²
9-12 bis 6 + Heizen 12 – 14,5 m² 9 – 9,5 m²
11-15 bis 7 + Heizen 16 – 18 m² 12 – 12,5 m²

Der Pufferspeicher sollte bei einem typischen Einfamilienhaus ein Fassungsvolumen von circa 600-1000 Liter aufweisen. Die ideale Speichergröße ist sehr wichtig, da dies bei falscher Dimensionierung unweigerlich zu einer geringeren Gesamteffizienz und zu niedrigeren solaren Erträgen führen kann.

Es gibt zwei Varianten von Kollektoren, die Solarkollektoren und die Vakuumröhrenkollektoren. Entscheiden Sie sich für die Vakuumröhrenkollektoren, verringert sich die ideale Kollektorfläche und Sie können kleinere Solaranlagen und gegebenenfalls zusätzlich Photovoltaik-Module montieren.

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In aller Regel wird der Bedarf von einem Fachbetrieb (Heizungsbau- und Solarunternehmen) ermittelt.

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Berechnung nach Jahresnutzungsgrad

Die ideale Auslegung einer thermischen Solaranlage zur Heizungsunterstützung kann sich auch nach dem Jahresnutzungsgrad orientieren. Der Bedarf an Brauchwassererwärmung wird für die Berechnung als Grundlage genutzt. Abhängig von den Gebäudewerten wird bei einem Einfamilienhaus mit einer Kollektorfläche von rund 7 Quadratmetern der Wert einmal mit 2 und einmal mit 2,5 multipliziert. Die Größe der Kollektorfläche die für die zusätzliche Heizungsunterstützung benötigt wird, liegt zwischen diesen errechneten Ergebnissen, also zwischen 14 und 17,5 m2 für ein Einfamilienhaus.

Dachneigung und Dachausrichtung einer thermischen Solaranlage

Solarerträge nach Monat und Dachneigung

Solarthermie - Erträge bei der jeweiligen Dachneigung - Solarthermie

Verschattung von thermischen Solaranlagen

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Pufferspeicher einer thermischen Solaranlage mit Heizungsunterstützung

Schichten Pufferspeicher Hydraulisches Schema

Man kann die erwärmte Solarflüssigkeit direkt von der Solarthermieanlage über einen Wärmetauscher in den Heizkessel befördern, um die Vorlauftemperatur der Heizung zu erwärmen. Jedoch besteht zusätzlich die Möglichkeit die Energie der erwärmten Solarflüssigkeit zu entnehmen, wenn sie über der Rücklauftemperatur der Heizung liegt. Es wird jedoch der konventionelle Heizkessel zugeschaltet, wenn die Vorlauftemperatur nicht erreicht wird.

Es empfiehlt sich in jedem Fall mit Energiespeichern zu arbeiten. Den wenigsten Platz benötigt der Kombispeicher, dieser sorgt für die Pufferung des, durch solar erwärmten, Heizungswassers und stellt zugleich die Warmwasserbereitung sicher. In jedem Fall muss auch auf die Zapfleistung des Speichers geachtet werden. Bei einigen Kombispeichern ist diese nicht sehr hoch.

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