Warmwasser und thermische Solaranlagen

Frisches Warmwasser

Die neueste Art der Warmwasserbereitung ist die Frischwassererwärmung, weil sie hygienisch einwandfreies Warmwasser garantiert. Dieses System erwärmt kaltes Frischwasser immer dann, wenn warmes Wasser benötigt wird. Funktioniert ähnlich den Gasthermen. Wird ein Warmwasserhahn geöffnet, wird im Durchlaufprinzip das kalte Frischwasser auf die gewünschte Temperatur gebracht.

In Kombination mit klimaschonenden Heizungen wird ein Pufferspeicher durch den Heizkessel, eine Wärmepumpe oder eine thermische Solaranlage aufgeheizt und steht dann als Wärmequelle zur Verfügung. Beim Zapfen von Warmwasser wird das kalte Frischwasser über einen Wärmetauscher geleitet und so auf eine vorher eingestellte Temperatur aufgeheizt. Der Wärmetauscher ist entweder direkt im Pufferspeicher (Rippenrohr-Wärmetauscher) eingebaut oder als externer Plattenwärmetauscher ausgeführt.

Ist am Pufferspeicher auch die Heizung angeschlossen, entnimmt sie die Wärme nicht ganz oben, sondern weiter unten im Speicher. So bleibt für die Warmwassererzeugung immer eine entsprechende Menge an Heißwasser reserviert.

Effiziente Pufferspeicher haben mind. 10 cm Wärmedämmung. Auch die Rohre und Rohranschlüsse sind durchgehend gedämmt.

Vorteile der Frischwassererwärmung:

• Frisches Warmwasser
• Bildung von Krankheitserregern z.B. Legionellen wird vermieden
• Kein separater Warmwasserboiler notwendig
• Pufferspeicher sind langlebiger als Boiler

Gespeichertes Warmwasser (Boiler)

Eine lang erprobte Art der Warmwasserversorgung erwärmt kaltes Frischwasser in einem wärmegedämmten Behälter (Boiler) und speichert es im heißen Zustand für die Entnahme. Ein 300 Liter Boiler stellt gut 200 Liter heißes Wasser zur Verfügung, bevor wieder nachgewärmt werden muss.

Effiziente Warmwasserspeicher haben eine gute Wärmedämmung. Sie finden diese Produkte auf www.topprodukte.at. Die Dämmung der Rohre und Rohranschlüsse ist wichtig. Damit der Sauerstoff im nachfließenden Kaltwasser nicht zum Durchrosten des Boilers führt, werden kunststoffbeschichtete oder emaillierte Boiler bzw. Boiler aus Edelstahl angeboten. Bei beschichteten und emaillierten Boilern dienen Magnesiumstäbe oder „Elektro-Anoden“ als zusätzlicher Rostschutz. Die Funktion dieses Schutzes sollte regelmäßig von Fachpersonal kontrolliert werden.

Bei der Speicherung von Warmwasser können sich im Boiler Legionellen bilden. Dabei handelt es sich um Bakterien, die grippeartige Beschwerden bis hin zu schwerer Lungenentzündung verursachen können. Um eine Legionellenbildung zu verhindern, sollte das Warmwasser von Boiler und Leitungen regelmäßig entnommen, bzw. von Zeit zu Zeit auf etwa 65 °C aufgeheizt werden.

Warmwasser bereitstellen

Erwärmt wird das Wasser im Pufferspeicher von der Heizung oder einer Wärmepumpe. Als klimafreundliche Zusatzheizung eignet sich eine thermische Solaranlage. Sie übernimmt bis zu 70 % der Wassererwärmung. BesitzerInnen einer PV-Anlage (Photovoltaik, Sonnenstrom) können auch einen Elektroheizstab als zusätzliche Wärmequelle verwenden und den überschüssigen Strom der eigenen PV-Anlage zum Aufheizen des Pufferwassers verwenden.

TIPP: Auch wenn Sie nicht gleich eine Solar- oder PV-Anlage installieren, sollten Sie Ihr Warmwassersystem für die Nutzung dieser klimaschonenden Technologien auslegen.

Bei kalkhaltigem Wasser sollte die Warmwassertemperatur 60 °C nicht überschreiten. Ab dieser Temperatur fällt der im Wasser befindliche Kalk aus und legt sich an den Oberflächen der Wärmetauscher an. Das beeinträchtigt ihre Funktion. Die Wasserversorger geben Auskunft darüber, in welchem Maß das Trinkwasser zu Kalkablagerungen oder Korrosion neigt. Auch Trinkwassermessungen enthalten Angaben zum Kalkgehalt.

Thermische Solaranlagen

Thermische Solaranlagen erwärmen bis zu 70 % Ihres Warmwassers kostengünstig mit der Sonne. Die Technik ist einfach und hat sich bestens bewährt. Meist arbeiten diese Anlagen weit über 30 Jahre problemlos und zuverlässig. Solaranlagen verlängern zusätzlich die Lebensdauer des Heizkessels, weil er im Sommer nicht eingeschalten werden muss.

Größere Solaranlagen liefern auch Wärme für die Raumheizung. Dazu sind aber gewisse Voraussetzungen notwendig.

So funktioniert eine Solaranlage

Am Beispiel eines Warmwasser-Boilers erklären wir die Funktionsweise einer Solaranlage. Die Sonne erwärmt in den Solarkollektoren ein Wasser-Frostschutzgemisch. Eine Pumpe transportiert dieses Gemisch in den Boiler. Dort wird die Wärme über einen Wärmetauscher an das Warmwasser übertragen. Eine elektronische Regelung sorgt dafür, dass die Pumpe nur läuft, wenn die Temperatur in den Solarkollektoren höher als die Wassertemperatur im Boiler ist. Sobald der Boiler zur Gänze aufgeheizt ist, stoppt die Regelung den Wärmetransport vom Kollektor zum Boiler. Falls die Sonnenstrahlung zu gering ist, um den Boiler aufzuheizen, erwärmt die Heizung den oberen Teil des Boilers über einen zweiten Wärmetauscher.

Die Kombination Solaranlage mit Pufferspeicher funktioniert ähnlich, anstelle des Warmwassers wird jedoch das Heizungswasser im Pufferspeicher erwärmt. Das Heizungswasser kann dann entweder zum Heizen oder zur Frischwassererwärmung im Durchlaufprinzip verwendet werden.

Solaranlagen bringen bei verschattungsfreier Aufstellung beste Wärmeerträge.

Im Video geht Frau DIⁱⁿ Andrea Kraft auf die Sonnenwärme ein, die mit thermischen Solaranlagen gewonnen und gespeichert wird.

Solaranlagen zur Warmwasserbereitung

Die Größe der Anlage ist von der Anzahl der im Haushalt lebenden Personen abhängig. Pro Person kann mit durchschnittlich 50 Liter Warmwasser pro Tag gerechnet werden. Der Warmwasserspeicher muss so groß dimensioniert werden, dass der Warmwasservorrat für zwei Tage ohne Sonnenschein reicht. Mit den oben angeführten Größen erreicht man über das Jahr einen solaren Deckungsgrad von 60 bis 70 %. In den Sommermonaten erwärmt fast ausschließlich die Solaranlage das Warmwasser.

Richtwerte zur Dimensionierung:

Personen im Haushalt	Warmwasser pro Tag	Volumen des Speichers	Kollektorfläche (Flachkollektor)
1 - 2	bis 100 l	300 l	4 m²
3 - 4	bis 200 l	400 l	6 - 8 m²
5 - 6	bis 300 l	500 l	8 - 12 m²
7 - 8	bis 400 l	750 l	12 - 16 m²

Solaranlagen zur Warmwasserbereitung benötigen relativ kleine Kollektorflächen und können auf jedem Dach montiert werden. Die Kollektoren sind idealerweise nach Süden ausgerichtet, eine Abweichung von 45 Grad nach Osten oder Westen hat nur geringe Ertragseinbußen zur Folge. Die Kollektoren werden entweder im Dach integriert oder über die Dachziegel montiert. Bei Flachdächern ist eine Aufstellkonstruktion notwendig. Der optimale Aufstellwinkel liegt zwischen 20 und 70 Grad. Ist keine geeignete Dachfläche vorhanden, bietet sich die Aufstellung im Garten oder an einer verschattungsfreien Außenwand an.

Solaranlagen zum Heizen

Vor allem in der Übergangszeit können Solaranlagen als teilsolare Raumheizung einen wesentlichen Beitrag zur Beheizung des Hauses übernehmen.
Für zufriedenstellende Ergebnisse sind einige Voraussetzungen wichtig:

• Niedertemperaturheizsystem: Je geringer die erforderliche Vorlauftemperatur des Heizsystems, desto höher sind die solaren Erträge. Optimal sind Wandflächen- bzw. Fußbodenheizsysteme.
• Kollektorflächen zwischen 15 und 30 m² sind empfehlenswert. Ab 12 m² Kollektorfläche kann in NÖ im Zuge eines Neubaus oder einer Sanierung um eine Förderung für teilsolare Raumheizung angesucht werden. Zu große Kollektorflächen verteuern die Anlage unnötig. Mit Programmen zur Berechnung des Solarertrags kann die Anlage optimiert werden.
• Eine optimale Sonnennutzung in den Wintermonaten wird durch eine steile Aufstellung von etwa 60 Grad erreicht. Die Ausrichtung der Kollektoren nach Süden ist wichtig. Ertragsberechnungen liefern die höchsten Solargewinne bei einer Ausrichtung von 7 Grad West und einer Neigung von 60 Grad.
• An sonnigen Tagen liefert die Solaranlage mehr Sonnenwärme als zum Heizen benötigt wird. Ein Pufferspeicher ermöglicht, dass dieser Überschuss gespeichert werden kann. Abends oder am nächsten Tag mit Schlechtwetter liefert er dann die nötige Wärme für das Haus. Die Speichergrößen für eine teilsolare Raumheizung bewegen sich zwischen 1.000 und 2.000 Liter.

Kosten und Ertrag von Solaranlagen

Solaranlagen zur Warmwasserbereitung und zur teilsolaren Raumheizung werden sowohl beim Neubau als auch in der Althaussanierung von Bund und Land NÖ gefördert. Bei der Energieberatung NÖ erhalten Sie Auskunft über die Förderungen.

Solaranlagen zur Warmwasserbereitung

Solaranlagen für die Warmwasserbereitung gibt es ab ca. 7.000 Euro (6 m²) inkl. Warmwasserspeicher und Montagekosten. Die Gesamtkosten für kleine Anlagen zur Warmwasserbereitung betragen etwa 1.000 Euro/m² Kollektorfläche, bei größeren Anlagen mit Heizungsunterstützung sinken die spezifischen Kosten auf etwa 900 Euro/m². Die Energiekostenersparnis ist stark vom Energieträger und dem Warmwasserverbrauch abhängig. Sie liegt zwischen 200 und 450 Euro pro Jahr. Besonders empfehlenswert sind Solaranlagen bei größeren Familien oder bei Betrieben mit hohem Warmwasserverbrauch, wie Gasthäusern oder Fleischereien.

In einem Zeitraum von 20 Jahren erspart sich ein Vier-Personen-Haushalt rund 75.000 kWh Energie zu kaufen. Das entspricht etwa 10.000 Liter Heizöl oder 21 Tonnen Pellets.

TIPP: Der solare Warmwasseranschluss von Geschirrspüler und Waschmaschine erhöht den Nutzungsgrad der Solaranlage.

Teilsolare Raumheizungen

Solaranlagen zur teilsolaren Raumheizung (inkl. Warmwasserbereitung) gibt es ab rund 12.000 Euro inkl. Montage und Frischwassermodul (pro m² ca. 900-1000 Euro). Die jährliche Energiekostenersparnis beträgt je nach Energieträger und Preisniveau bis zu 600 Euro.

Anlagen zur teilsolaren Raumheizung produzieren während der Sommermonate große Mengen an Wärme, die in Kombination mit einem Swimmingpool optimal genutzt werden kann. Das erhöht die Energiekostenersparnis gegenüber einer herkömmlichen Schwimmbaderwärmung beträchtlich.

Wartung von Solaranlagen

Solaranlagen sind einfach aufgebaut und verursachen keine intensiven Wartungsarbeiten.

• Kontrollieren Sie speziell im Winter die Druckanzeige der Solaranlage. Der Druck im Solarsystem sollte nie unter 1,5 bar liegen. Andernfalls muss das Wasser-Frostschutzgemisch nachgefüllt werden.
• Lassen Sie Ihre Solaranlage alle drei bis fünf Jahre vom Installateur überprüfen. Dabei werden auch pH-Wert und Frostschutz getestet.

pH-Wert: Im Sommer entstehen im Kollektor teilweise sehr hohe Temperaturen, die weit über 100 °C liegen. Treten diese Temperaturen häufig auf, ändert sich im Laufe der Zeit die chemische Zusammensetzung der Solarflüssigkeit. Sie wird „sauer“ und verursacht Lochfraß bei den Rohren. Der pH-Wert kennzeichnet diese Säurekonzentration. Sinkt der pH-Wert unter 6,5, sollte die Solarflüssigkeit getauscht werden.

Frostschutz: Liefert der Frostschutztest der Solarflüssigkeit einen Wert zwischen –25 °C und –28 °C, dann ist Frostsicherheit garantiert. Bei weniger als –15 °C muss auf alle Fälle Frostschutzmittel nachgefüllt werden, da sonst die Kollektorrohre im Winter durch Frost gesprengt werden können.