Solarenergie als alternative Energiequelle: Arten und Besonderheiten von Solarsystemen

Im letzten Jahrzehnt wird Solarenergie als alternative Energiequelle zunehmend für die Heizung und Warmwasserversorgung von Gebäuden genutzt. Der Hauptgrund ist das Bestreben, herkömmliche Brennstoffe durch zugängliche, umweltfreundliche und erneuerbare Energiequellen zu ersetzen.

Die Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme erfolgt in Solarthermieanlagen – der Aufbau und das Funktionsprinzip des Moduls bestimmen die Besonderheiten seiner Anwendung. In diesem Beitrag betrachten wir die verschiedenen Arten von Sonnenkollektoren und ihre Funktionsweise und stellen beliebte Modelle von Solarmodulen vor.

Sinnhaftigkeit der Nutzung von Solarthermieanlagen

Ein Heliosystem ist eine Anlage zur Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in Wärmeenergie, die anschließend an einen Wärmetauscher übertragen wird, um das Wärmeträgermedium der Heizungs- oder Warmwasserversorgung zu erwärmen.

Die Effizienz einer helio-thermischen Anlage hängt von der Sonneneinstrahlung ab – der Energiemenge, die während eines Sonnenlichttages auf 1 m² einer Fläche trifft, die senkrecht zur Richtung der Sonnenstrahlen ausgerichtet ist. Der Messwert ist kWh/m²; der Parameterwert variiert saisonal.

Der durchschnittliche Wert der Sonneneinstrahlung für eine Region mit gemäßigt kontinentalem Klima liegt bei 1000-1200 kWh/m² (pro Jahr). Die Sonneneinstrahlungsmenge ist der entscheidende Parameter für die Berechnung der Leistungsfähigkeit eines Heliosystems.

Die Nutzung einer alternativen Energiequelle ermöglicht es, das Haus zu heizen und Warmwasser ohne traditionelle Energiekosten zu erhalten – ausschließlich durch Sonneneinstrahlung.

Die Installation einer Solarwärmeversorgungsanlage ist eine kostspielige Maßnahme. Damit sich die Investitionskosten amortisieren, sind eine genaue Berechnung des Systems und die Einhaltung der Installationstechnologie erforderlich.

Beispiel. Der durchschnittliche Wert der Sonneneinstrahlung für Tula Mitte Sommer beträgt 4,67 kW/m²*Tag bei einer Installation des Panels mit einem Winkel von 50°. Die Leistung eines Sonnenkollektors mit einer Fläche von 5 m² wird wie folgt berechnet: 4,67*4=18,68 kW thermische Energie pro Tag. Diese Menge reicht aus, um 500 l Wasser von 17 °C auf 45 °C zu erwärmen.

Wie die Praxis zeigt, können die Eigentümer des Hauses im Sommer bei Nutzung einer Solaranlage vollständig von der elektrischen oder gasbetriebenen Warmwasserbereitung auf die solare Methode umsteigen.

Bei der Beurteilung der Zweckmäßigkeit der Einführung neuer Technologien ist es wichtig, die technischen Besonderheiten des jeweiligen Sonnenkollektors zu berücksichtigen. Manche beginnen bei 80 W/m² Sonnenenergie zu arbeiten, während andere bereits bei 20 W/m² auskommen.

Selbst in südlichen Klimazonen wird sich der Einsatz einer Kollektoranlage ausschließlich zur Heizung nicht amortisieren. Wenn die Anlage nur im Winter bei Sonnenmangel genutzt wird, werden die Gerätekosten nicht einmal in 15-20 Jahren gedeckt.

Um die Solaranlage maximal effizient zu nutzen, muss sie in das Warmwasserversorgungssystem integriert werden. Selbst im Winter ermöglicht der Sonnenkollektor eine Reduzierung der Energiekosten für die Wassererwärmung um bis zu 40-50%.

Nach Expertenschätzungen amortisiert sich eine Solaranlage bei häuslicher Nutzung in etwa 5 Jahren. Bei steigenden Strom- und Gaspreisen verkürzt sich die Amortisationszeit der Anlage.

Neben dem wirtschaftlichen Vorteil hat die "Solarheizung" weitere Pluspunkte:

1. Umweltfreundlichkeit. Der Kohlendioxidausstoß wird reduziert. Pro Jahr verhindert 1 m² Sonnenkollektor den Eintrag von 350-730 kg Abgasen in die Atmosphäre.
2. Ästhetik. Der Raum eines kompakten Badezimmers oder einer Küche kann von sperrigen Boilern oder Gasdurchlauferhitzern befreit werden.
3. Langlebigkeit. Die Hersteller versichern, dass die Anlage bei Einhaltung der Installationstechnik etwa 25-30 Jahre hält. Viele Unternehmen gewähren eine Garantie von bis zu 3 Jahren.

Argumente gegen die Nutzung der Sonnenenergie: ausgeprägte Saisonalität, Wetterabhängigkeit und hohe Anfangsinvestitionen.

Allgemeiner Aufbau und Funktionsprinzip

Wir betrachten die Variante einer Solaranlage mit einem Kollektor als Hauptarbeitselement des Systems. Das Gerät ähnelt äußerlich einem Metallkasten, dessen Vorderseite aus gehärtetem Glas besteht. Im Inneren des Kastens befindet sich das Arbeitselement – eine Rohrschlange mit Absorber.

Der Wärmeaufnahmeblock sorgt für die Erwärmung des Wärmeträgers – die zirkulierende Flüssigkeit überträgt die erzeugte Wärme an den Wasserversorgungskreislauf.

Hauptkomponenten der Solaranlage: 1 – Kollektorfeld, 2 – Entlüfter, 3 – Verteilerstation, 4 – Druckentlastungsbehälter, 5 – Regler, 6 – Warmwasserspeicher, 7,8 – Heizstab und Wärmetauscher, 9 – Thermostat-Mischventil, 10 – Warmwasserverbrauch, 11 – Kaltwasserzulauf, 12 – Ablauf, T1/T2 – Temperaturfühler

Der Sonnenkollektor arbeitet stets mit einem Speichertank zusammen. Da das Wärmeträgermedium auf 90-130 °C erhitzt wird, darf es nicht direkt an die Warmwasserhähne oder Heizkörper weitergeleitet werden. Das Wärmeträgermedium gelangt in den Wärmetauscher des Boilers. Der Speichertank wird häufig mit einem elektrischen Heizstab ergänzt.

Funktionsschema:

1. Die Sonne erwärmt die Oberfläche des Kollektors.
2. Die Wärmestrahlung wird an das absorbierende Element (Absorber) weitergegeben, in dem sich die Arbeitsflüssigkeit befindet.
3. Der in den Rohrschlangen zirkulierende Wärmeträger erwärmt sich.
4. Die Pumpenausrüstung, die Steuer- und Überwachungseinheit sorgen dafür, dass das Wärmeträgermedium über die Rohrleitung zur Rohrschlange des Speichertanks abgeführt wird.
5. Die Wärme wird auf das Wasser im Boiler übertragen.
6. Das abgekühlte Wärmeträgermedium gelangt zurück in den Kollektor und der Kreislauf wiederholt sich.

Das erwärmte Wasser aus dem Warmwasserbereiter wird in den Heizkreislauf oder zu den Wasserentnahmestellen geleitet.

Bei der Einrichtung einer Heizungsanlage oder einer ganzjährigen Warmwasserversorgung wird die Anlage mit einer zusätzlichen Heizquelle (Kessel, elektrischer Heizstab) ausgestattet. Dies ist eine notwendige Bedingung, um die eingestellte Temperatur zu halten.

Solarpaneele werden bei der Ausstattung von Privathäusern meistens als Reserve-Stromquelle eingesetzt:

Arten von Sonnenkollektoren

Unabhängig vom Zweck wird eine Solaranlage mit einem Flachkollektor oder einem Vakuumröhrenkollektor ausgestattet. Jede Variante hat eine Reihe von Besonderheiten in Bezug auf die technischen Eigenschaften und die Betriebseffizienz.

Vakuumkollektor – für kaltes und gemäßigtes Klima

Konstruktiv ähnelt ein Vakuumkollektor einer Thermoskanne – schmale Rohre mit Wärmeträger sind in größeren Glaskolben eingeschlossen. Zwischen den Gefäßen entsteht eine Vakuumschicht, die für die Wärmedämmung verantwortlich ist (Wärmeerhalt bis zu 95%). Die Röhrenform ist am optimalsten, um das Vakuum zu halten und die Sonnenstrahlen einzufangen.

Die Basiselemente einer röhrenförmigen Solarthermieanlage: Trägerrahmen, Wärmetauschergehäuse, Vakuumglasröhren, die mit einer hochselektiven Beschichtung zur intensiven Absorption der Sonnenenergie behandelt sind.

Das innere (Wärme-)Rohr ist mit einer Salzlösung mit niedriger Siedetemperatur (24-25 °C) gefüllt. Beim Erhitzen verdampft die Flüssigkeit – der Dampf steigt im Kolben auf und erwärmt das Wärmeträgermedium, das im Kollektorgehäuse zirkuliert.

Während der Kondensation fließen Wassertropfen in die Rohrspitze zurück und der Vorgang wiederholt sich.

Dank der Vakuumschicht kann die Flüssigkeit im Wärmekolben bereits bei Außentemperaturen unter Null (bis zu -35 °C) sieden und verdampfen.

Die Eigenschaften von Solarmodulen hängen von folgenden Kriterien ab:

• Rohrkonstruktion – Lamellenrohr, Koaxialrohr;
• Aufbau des Wärmekanals – „Heat Pipe“, Durchlaufzirkulation.

Lamellenkolben – ein Glasrohr, in dem ein plattenförmiger Absorber und ein Wärmekanal untergebracht sind. Die Vakuumschicht erstreckt sich über die gesamte Länge des Wärmekanals.

Koaxialrohr – ein Doppelkolben mit einem Vakuum-„Einsatz“ zwischen den Wänden der beiden Behälter. Die Wärmeübertragung erfolgt von der Innenfläche des Rohrs. Die Spitze des Wärmerohrs ist mit einem Vakuumanzeiger ausgestattet.

Die Effizienz von Lamellenrohren (1) ist höher als bei Koaxialmodellen (2). Allerdings sind diese teurer und schwieriger zu installieren. Außerdem muss bei einem Defekt der Lamellenkolben komplett ausgetauscht werden.

Der „Heat Pipe“-Kanal ist die am weitesten verbreitete Art der Wärmeübertragung in Solarkollektoren.

Der Wirkungsmechanismus beruht auf der Platzierung einer leicht verdampfenden Flüssigkeit in hermetisch abgedichteten Metallrohren.

Die Beliebtheit des „Heat Pipe“ ist auf die erschwinglichen Kosten, die anspruchslose Wartung und die Reparaturfreundlichkeit zurückzuführen. Aufgrund der Komplexität des Wärmeübertragungsprozesses liegt der maximale Wirkungsgrad bei 65 %.

Direktdurchflusskanal – Durch die Glasröhre verlaufen parallele, in einem U-Bogen verbundene Metallrohre.

Das Wärmeträgermedium wird beim Durchströmen des Kanals erhitzt und zum Kollektorgehäuse geleitet.

Varianten der Bauarten von Vakuum-Solarkollektoren: 1 – Ausführung mit einer zentralen Heizröhre „Heat pipe“, 2 – Solaranlage mit direkter Zirkulation des Wärmeträgermediums

Koaxial- und Federrohre können auf unterschiedliche Weise mit den Wärmekanälen kombiniert werden.

Variante 1. Koaxialröhre mit „Heat pipe“ – die beliebteste Lösung. Im Kollektor erfolgt eine mehrfache Wärmeübertragung von den Wänden der Glasröhre auf die innere Röhre und dann auf das Wärmeträgermedium. Der optische Wirkungsgrad erreicht 65%.

Schema des Aufbaus einer Koaxialröhre „Heat pipe“: 1 – Glashülle, 2 – selektive Beschichtung, 3 – Metallrippung, 4 – Vakuum, 5 – Wärmeröhre mit leicht siedendem Stoff, 6 – innere Glasröhre

Variante 2. Koaxialröhre mit direkter Zirkulation, bekannt als U-förmiger Kollektor. Dank der Konstruktion werden Wärmeverluste reduziert – die Wärmeenergie wird vom Aluminium an die Rohre mit zirkulierendem Wärmeträgermedium übertragen.

Neben dem hohen Wirkungsgrad (bis zu 75%) hat das Modell Nachteile:

• Schwierige Montage – die Röhren sind eine Einheit mit dem Zweirohr-Kollektorgehäuse (Manifold) und werden komplett installiert;
• Ein Austausch einzelner Röhren ist ausgeschlossen.

Außerdem ist das U-förmige Aggregat anspruchsvoll an das Wärmeträgermedium und teurer als die „Heat pipe“-Modelle.

Aufbau eines U-förmigen Solarkollektors: 1 – Glaszylinder, 2 – absorbierende Beschichtung, 3 – Aluminiumhülle, 4 – Röhre mit Wärmeträgermedium, 5 – Vakuum, 6 – innere Glasröhre

Variante 3. Federrohr mit dem Funktionsprinzip „Heat pipe“. Besondere Merkmale des Kollektors:

• hohe optische Eigenschaften – Wirkungsgrad ca. 77%;
• der flache Absorber überträgt die Wärmeenergie direkt auf die Röhre mit dem Wärmeträgermedium;
• durch die Verwendung einer einzigen Glasschicht wird die Reflexion der Sonnenstrahlung reduziert;

Ein Austausch des beschädigten Elements ist möglich, ohne das Wärmeträgermedium aus dem Solarsystem abzulassen.

Variante 4. Federrohr mit Direktdurchfluss – das effektivste Werkzeug zur Nutzung der Sonnenenergie als alternative Energiequelle zur Wassererwärmung oder Raumheizung. Der leistungsstarke Kollektor arbeitet mit einem Wirkungsgrad von 80%. Nachteil des Systems: schwierige Reparatur.

Schemata der Aufbau von Feder-Solarkollektoren: 1 – Solaranlage mit 'Heat pipe'-Kanal, 2 – Zweirohrgehäuse des Solarkollektors mit direkter Durchströmung des Wärmeträgers

Unabhängig von der Ausführung haben Röhrenkollektoren folgende Vorteile:

• Funktionsfähigkeit bei niedrigen Temperaturen;
• geringe Wärmeverluste;
• lange Betriebsdauer im Tagesverlauf;
• Fähigkeit, das Wärmeträgermedium auf hohe Temperaturen zu erhitzen;
• geringe Windangriffsfläche;
• einfache Installation.

Der Hauptnachteil von Vakuummodellen ist die Unmöglichkeit der Selbstreinigung von Schnee. Die Vakuumschicht lässt keine Wärme nach außen, daher schmilzt die Schneeschicht nicht und blockiert den Sonnenzugang zum Kollektorfeld. Zusätzliche Nachteile: hoher Preis und die Notwendigkeit, den Arbeitsneigungswinkel der Röhren von mindestens 20° einzuhalten.

Solarkollektoren, die das Luft-Wärmeträgermedium erwärmen, können zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden, wenn sie mit einem Speichertank ausgestattet sind:

Weitere Informationen zur Funktionsweise des Vakuum-Sonnenkollektors mit Röhren finden Sie hier.

Wasserkollektor – optimale Lösung für südliche Breiten

Der Flachkollektor (Panelkollektor) ist eine rechteckige Aluminiumplatte, die oben mit einer Kunststoff- oder Glasabdeckung verschlossen ist. Im Gehäuse befinden sich ein Absorptionsfeld, eine Metallschlange und eine Wärmedämmschicht. Die Kollektorfläche ist mit einem Durchflussrohrsystem ausgefüllt, durch das das Wärmeträgermedium strömt.

Grundlegende Bestandteile des Flachkollektors: Gehäuse, Absorber, Schutzabdeckung, Wärmedämmschicht und Befestigungsteile. Bei der Montage wird mattes Glas mit einem spektralen Durchlassbereich von 0,4–1,8 µm verwendet.

Die Wärmeabsorption der hochselektiven Absorptionsbeschichtung erreicht 90%. Die metallische Durchflussleitung befindet sich zwischen dem 'Absorber' und der Wärmedämmung. Es werden zwei Verlegeschemata für die Rohre verwendet: 'Harfe' und 'Mäander'.

Der Montageprozess von Sonnenkollektoren, die ein flüssiges Wärmeträgermedium erhitzen, umfasst eine Reihe traditioneller Schritte:

Wenn der Heizkreislauf um eine Leitung ergänzt wird, die Brauchwasser für die Warmwasserversorgung liefert, ist es sinnvoll, einen Wärmespeicher an den Sonnenkollektor anzuschließen. Die einfachste Variante ist ein Tank mit geeignetem Fassungsvermögen und Wärmedämmung, der die Temperatur des erwärmten Wassers halten kann. Dieser muss auf einem Gerüst installiert werden:

Der Röhrenkollektor mit flüssigem Wärmeträger wirkt wie ein Treibhauseffekt – die Sonnenstrahlen dringen durch das Glas und erwärmen die Rohrleitung. Aufgrund der Dichtheit und Wärmedämmung wird die Wärme im Inneren der Platte gehalten.

Die Festigkeit des Solarmoduls wird maßgeblich durch das Material der Schutzabdeckung bestimmt:

• Normales Glas – die billigste und sprödeste Abdeckung;
• Gehärtetes Glas – hohe Lichtstreuung und erhöhte Festigkeit;
• Antireflexglas – zeichnet sich durch maximale Absorptionsfähigkeit (95 %) aufgrund einer Schicht aus, die die Reflexion der Sonnenstrahlen eliminiert;
• Selbstreinigendes (polares) Glas mit Titandioxid – organische Verschmutzungen brennen in der Sonne aus, und restlicher Schmutz wird durch Regen abgewaschen.

Am stoßfestesten ist Polycarbonatglas. Dieses Material wird in teuren Modellen verbaut.

Reflexion der Sonnenstrahlen und Absorptionsfähigkeit: 1 – Antireflexbeschichtung, 2 – gehärtetes stoßfestes Glas. Die optimale Dicke der äußeren Schutzschicht beträgt 4 mm.

Betriebs- und Funktionseigenschaften von Platten-Solaranlagen:

• in Systemen mit Zwangsumlauf ist eine Auftaufunktion vorgesehen, die eine schnelle Beseitigung der Schneedecke auf dem Solarfeld ermöglicht;
• Prismenglas erfasst einen breiten Strahlenbereich unter verschiedenen Winkeln – im Sommer erreicht der Wirkungsgrad der Anlage 78-80 %;
• Der Kollektor hat keine Angst vor Überhitzung – bei Überschuss an Wärmeenergie ist eine Zwangskühlung des Wärmeträgers möglich;
• erhöhte Schlagfestigkeit im Vergleich zu Röhrenkollektoren;
• Möglichkeit der Montage in jedem Winkel;
• erschwingliche Preisgestaltung.

Die Systeme haben auch Nachteile. In Zeiten geringer Sonneneinstrahlung sinkt der Wirkungsgrad des Flachkollektors aufgrund unzureichender Wärmedämmung mit zunehmendem Temperaturunterschied erheblich. Daher ist der Plattenmodul im Sommer oder in Regionen mit warmem Klima sinnvoll.

Solarthermieanlagen: Konstruktions- und Betriebsmerkmale

Die Vielfalt der Solarthermiesysteme kann nach folgenden Parametern klassifiziert werden: Methode der Nutzung der Sonnenstrahlung, Art der Wärmeträgerzirkulation, Anzahl der Kreisläufe und saisonale Nutzung.

Aktive und passive Systeme

In jedem solaren Energiewandlungssystem ist ein Solarkollektor vorgesehen. Je nach Art der Nutzung der gewonnenen Wärme unterscheidet man zwei Arten von Solaranlagen: passive und aktive.

Die erste Variante ist ein Solarheizsystem, bei dem die Wärme absorbierenden Elemente der Sonnenstrahlung die Gebäudestrukturen sind. Als Solarkollektorfläche dienen Dach, Kollektorwand oder Fenster.

Schema einer Niedertemperatur-Passivsolaranlage mit Kollektorwand: 1 – Sonnenstrahlen, 2 – halbtransparenter Schirm, 3 – Luftbarriere, 4 – erwärmte Luft, 5 – Abluftströme, 6 – Wärmestrahlung von der Wand, 7 – wärmeabsorbierende Oberfläche der Kollektorwand, 8 – dekorative Jalousien

In europäischen Ländern werden passive Technologien beim Bau energieeffizienter Gebäude eingesetzt. Die Solarkollektoren werden als Blindfenster gestaltet. Hinter der Glasabdeckung befindet sich eine geschwärzte Backsteinwand mit Lichtöffnungen.

Als Wärmespeicher dienen Bauelemente – Wände und Decken, die außen mit Polystyrol isoliert sind.

Aktive Systeme beinhalten die Verwendung unabhängiger Geräte, die nicht zum Bauwerk gehören.

In diese Kategorie fallen die oben betrachteten Anlagen mit Röhren- und Flachkollektoren – solarthermische Anlagen werden in der Regel auf dem Dach des Gebäudes installiert.

Thermosiphon- und Zirkulationssysteme

Solarthermische Anlagen mit natürlicher Bewegung des Wärmeträgers im Kreislauf Kollektor-Speicher-Kollektor erfolgt durch Konvektion – warme Flüssigkeit mit geringer Dichte steigt auf, abgekühlte fließt nach unten.

Bei Thermosiphon-Systemen wird der Speichertank oberhalb des Kollektors platziert, um eine natürliche Zirkulation des Wärmeträgers zu gewährleisten.

Die Funktionsweise ist typisch für einkreisige saisonale Systeme. Die Thermosiphon-Anlage wird nicht für Kollektoren mit einer Fläche von mehr als 12 m² empfohlen.

Die drucklose Solaranlage hat eine Vielzahl von Nachteilen:

• an bewölkten Tagen sinkt die Leistung der Anlage – für die Bewegung des Wärmeträgers ist eine große Temperaturdifferenz erforderlich;
• Wärmeverluste aufgrund der langsamen Bewegung der Flüssigkeit;
• Risiko der Überhitzung des Tanks aufgrund der Unkontrollierbarkeit des Heizprozesses;
• Instabilität des Kollektorarbeitsverhaltens;
• Schwierigkeiten bei der Platzierung des Speichertanks – bei der Montage auf dem Dach steigen die Wärmeverluste, Korrosionsprozesse beschleunigen sich und es besteht die Gefahr des Einfrierens der Rohranschlüsse.

Vorteile des „Schwerkraftsystems“: einfache Konstruktion und Erschwinglichkeit.

Die Kapitalkosten für die Installation einer Zirkulations- (Zwangs-) Solaranlage sind wesentlich höher als für eine drucklose Anlage. In den Kreislauf wird eine Pumpe eingebaut, die die Bewegung des Wärmeträgers gewährleistet. Der Betrieb der Pumpstation wird von einem Regler gesteuert.

Die zusätzliche Wärmeleistung, die in der Zwangsanlage erzeugt wird, übersteigt die von der Pumpausrüstung verbrauchte Leistung. Die Effizienz des Systems steigt um ein Drittel.

Diese Art der Zirkulation wird in ganzjährigen zweikreisigen solarthermischen Anlagen eingesetzt.

Vorteile des voll funktionsfähigen Systems:

• unbegrenzte Wahl des Standorts des Speichertanks;
• Betriebsfähigkeit außerhalb der Saison;
• Auswahl der optimalen Heizbetriebsart;
• Sicherheit – Verriegelung des Betriebs bei Überhitzung.

Nachteil des Systems: Abhängigkeit von elektrischer Energie.

Technische Lösung der Schaltungen: Ein- und Zweikreissysteme

In Einkreis-Anlagen zirkuliert eine Flüssigkeit, die später zu den Wasserentnahmestellen geleitet wird. Im Winter muss das Wasser aus dem System abgelassen werden, um ein Einfrieren und Reißen der Rohre zu verhindern.

Besonderheiten von Einkreis-Solarthermieanlagen:

• empfohlen wird das „Befüllen“ des Systems mit gereinigtem, weichem Wasser – Ablagerungen von Salzen an den Rohrwänden führen zu einer Verstopfung der Kanäle und zum Ausfall des Kollektors;
• Korrosion aufgrund von überschüssiger Luft im Wasser;
• begrenzte Lebensdauer – im Bereich von vier bis fünf Jahren;
• hoher Wirkungsgrad im Sommer.

In Zweikreis-Solaranlagen zirkuliert ein spezielles Wärmeträgermedium (eine frostsichere Flüssigkeit mit Antischaum- und Korrosionsschutzadditiven), das über einen Wärmetauscher Wärme an das Wasser abgibt.

Aufbauschemata einer Einkreis- (1) und einer Zweikreis-Solaranlage (2). Die zweite Variante zeichnet sich durch höhere Zuverlässigkeit, die Möglichkeit des Betriebs im Winter und eine lange Lebensdauer (20-50 Jahre) aus.

Besonderheiten des Betriebs des Zweikreis-Moduls: geringfügige Verringerung des Wirkungsgrads (um 3-5 % weniger als bei einem Einkreis-System), Notwendigkeit eines vollständigen Austauschs des Wärmeträgermediums alle 7 Jahre.

Betriebsbedingungen und Effizienzsteigerung

Die Berechnung und Montage der Solaranlage sollte man besser Profis überlassen. Die Einhaltung der Installationstechnik gewährleistet die Funktionsfähigkeit und die Erzielung der angegebenen Leistung. Zur Verbesserung der Effizienz und der Lebensdauer sind einige Besonderheiten zu beachten.

Thermostatventil. In traditionellen Wärmeversorgungssystemen wird das thermostatische Element selten installiert, da der Wärmeerzeuger für die Temperaturregelung zuständig ist. Bei der Einrichtung einer Solaranlage darf jedoch das Schutzventil nicht vergessen werden.

Das Erhitzen des Tanks auf die maximal zulässige Temperatur erhöht die Leistung des Kollektors und ermöglicht die Nutzung der Sonnenwärme auch bei bewölktem Wetter.

Die optimale Platzierung des Ventils ist 60 cm vom Heizgerät entfernt. Bei zu geringem Abstand erwärmt sich der „Thermostat“ und blockiert die Warmwasserzufuhr.

Platzierung des Speichertanks. Der Warmwasser-Pufferspeicher sollte an einem zugänglichen Ort installiert werden. Bei der Platzierung in einem beengten Raum ist besonders auf die Deckenhöhe zu achten.

Der Mindestabstand über dem Tank beträgt 60 cm. Dieser Freiraum ist für die Wartung der Batterie und den Austausch der Magnesiumanode erforderlich.

Installation des Ausdehnungsgefäßes. Das Element kompensiert die Temperaturausdehnung während der Stagnationsphase. Die Installation des Gefäßes oberhalb der Pumpenausrüstung würde eine Überhitzung der Membran und deren vorzeitigen Verschleiß verursachen.

Der optimale Platz für das Ausdehnungsgefäß ist unterhalb der Pumpengruppe. Die Temperatureinwirkung wird bei dieser Montage erheblich reduziert, und die Membran behält länger ihre Elastizität.

Anschluss des Solarkreises. Beim Anschließen der Rohre wird empfohlen, eine Schlaufe zu bilden. Die „Thermoschlaufe“ reduziert Wärmeverluste, indem sie das Austreten der erhitzten Flüssigkeit verhindert.

Die technisch korrekte Variante zur Realisierung der „Schlaufe“ des Solarkreises. Die Missachtung dieser Anforderung führt zu einem Temperaturabfall im Speichertank um 1-2 °C pro Nacht.

Rückschlagventil. Es verhindert das „Umkippen“ der Wärmeträgerzirkulation. Bei mangelnder Sonnenaktivität verhindert das Rückschlagventil, dass die tagsüber gespeicherte Wärme abgegeben wird.

Beliebte Modelle von Solarmodulen

Gefragt sind Solaranlagen von inländischen und ausländischen Unternehmen. Einen guten Ruf haben sich Produkte folgender Hersteller erworben: NPO Maschinenbau (Russland), Gelion (Russland), Ariston (Italien), Alten (Ukraine), Viessman (Deutschland), Amcor (Israel) u. a.

Solaranlage „Sokol“. Flachkollektor mit einer mehrschichtigen optischen Beschichtung durch Magnetronbedampfung. Minimale Emissionsfähigkeit und hohe Absorption sorgen für einen Wirkungsgrad von bis zu 80 %.

Betriebseigenschaften:

• Betriebstemperatur – bis -21 °C;
• Rückstrahlung der Wärme – 3-5 %;
• Deckschicht – gehärtetes Glas (4 mm).

Kollektor SVK-A (Alten). Vakuum-Solaranlage mit einer Absorptionsfläche von 0,8–2,41 m² (je nach Modell). Wärmeträger – Propylenglykol, Wärmedämmung des Kupferwärmetauschers von 75 mm minimiert Wärmeverluste.

Zusätzliche Parameter:

• Gehäuse – eloxiertes Aluminium;
• Durchmesser des Wärmetauschers – 38 mm;
• Isolierung – Mineralwolle mit antihygroskopischer Behandlung;
• Beschichtung – Borosilikatglas 3,3 mm;
• Wirkungsgrad – 98 %.

Vitosol 100-F – Flachkollektor für horizontale oder vertikale Montage. Kupferabsorber mit harfenförmigem Rohrwendel und Solartitan-Beschichtung. Lichtdurchlässigkeit – 81 %.

Ungefähre Preisordnung für Solaranlagen: Flachkollektoren – ab 400 WE/m², Röhrenkollektoren – 350 WE/10 Vakuumröhren. Kompletter Satz eines Zirkulationssystems – ab 2500 WE.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Funktionsprinzip von Sonnenkollektoren und ihre Arten:

Bewertung der Funktionsfähigkeit eines Flachkollektors bei Minustemperaturen:

Montagetechnik eines Panel-Solarkollektors am Beispiel des Modells Buderus:

Solarenergie ist eine erneuerbare Wärmequelle. Angesichts der steigenden Preise für traditionelle Energieträger rechtfertigt die Einführung von Solarsystemen die Kapitalinvestitionen und amortisiert sich innerhalb der nächsten fünf Jahre bei Einhaltung der Montagetechnik.

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