Die Komponenten einer solarthermischen Anlage

Damit das Grundlagenwissen nicht zu kurz kommt, erklären wir heute die Komponenten einer solarthermischen Anlage. Hier ist eine Kurzbeschreibung aller Bestandteile und deren Funktion. Und in weiterer Folge werden wir jede einzelne noch gesondert vorstellen.

Was brauche ich zum Heizen mit der Sonne? Das wichtigste Bauteil, um die Sonne “einzufangen”, ist natürlich der Solarkollektor. Dazu kommen das Wärmetransportsystem mit Umwälzpumpe, ein Wärmespeicher und eine Steuerungs- und Regelungseinheit. Bei Wohngebäuden sind heute überwiegend Flach- und Röhrenkollektoren im Einsatz.

Kollektortypen: Flach oder rund

Der Flachkollektor hat einen flächigen Absorber, der die Sonnenstrahlung in Wärme umwandelt, die dann über ein Wärmetransportmedium weitergeleitet wird. Damit möglichst wenig Wärme verloren geht, ist der Kollektor unten wärmegedämmt und oben mit einer Glasscheibe abgedeckt. Der Absorber selbst erhält eine sogenannte selektive Beschichtung.

Der Vakuumröhrenkollektor folgt dem gleichen Prinzip, ist jedoch etwas anders konstruiert: Sein Absorber liegt im Inneren zweier Glasröhren, zwischen denen ein Vakuum herrscht, ähnlich einer Thermoskanne. Das verhindert, dass die gesammelte Sonnenwärme an die vorbeiströmende Luft abgegeben wird. Die meisten Röhrenkollektoren sind mit einem Parabolspiegel ausgestattet (CPC-Technologie), der die Sonnenstrahlung auf den Kollektor lenkt. Ein Vakuumröhrenkollektor besteht jeweils aus mehreren solcher Röhren und sammelt auch bei bewölktem Himmel oder ungünstigeren Aufstellbedingungen noch Wärme ein.

Komponenten einer solarthermischen Anlage: Rohre, Pumpen, Regeltechnik

Wie bewegt sich nun die Wärme vom Dach ins Haus?

In einem Rohrsystem zirkuliert Wasser als Wärmeträgermedium (meist mit einem Frostschutzmittel), auch Solarmedium genannt. Das warme Medium strömt in den Wärmespeicher (Vorlauf) und gibt dort seine Wärme ab. Eine solare Pumpe befördert das kühle Medium zurück in den Kollektor (Rücklauf), und so schließt sich der Kreis.

Woher “weiß” die Umwälzpumpe, wann sie sich einschalten soll?

Sensoren melden die Temperaturen von verschiedenen Punkten der Anlage an den Regler. Sobald die Temperatur am Kollektor-Ausgang um ein bestimmtes Maß höher ist als im Speicher, wird gepumpt. Wenn die Sonne nicht mehr genügend Energie liefert, zum Beispiel nachts, dann schaltet sich die Pumpe automatisch ab.

Wärmespeicher mit Nachheizung

Die meisten Solarthermie-Anlagen arbeiten mit einem Primärkreislauf, durch den das Wärmeträgermedium fließt, und einem Sekundärkreislauf des Brauchwassers – Trinkwasser zum Duschen und/oder Wasser für die Heizung. Manche Anlagen kommen durch geschickte Regelungstechnik auch ohne Frostschutzmittel aus, sodass man direkt mit Wasser heizen kann, das vorher auf dem Dach gewesen ist. Natürlich müssen Sie nicht hektisch unter die Dusche springen, bevor die Sonne sinkt, denn die Wärme bleibt erst mal im Wärmespeicher erhalten, einem stark gedämmten Stahlbehälter. Wenn das nicht mehr ausreicht, wird nachgeheizt (das wäre dann der dritte Wärme-Kreislauf) – zumeist mit einer konventionellen Öl- oder Gasheizung. Je nach Anlagentyp kann eine Solarthermieanlage sogar direkt an den bestehenden Wasserspeicher angeschlossen werden.

Mehr zu den Komponenten einer Solarthermieanlage steht hier:

• Was sind die Komponenten einer Solarthermie-Anlage?
• Komponenten einer Solarthermie-Anlage: Der Rückflussverhinderer
• Was ist ein Membranausdehnungsgefäß und welche Aufgabe hat es?
• Was ist eine Solarpumpe?
• Der Absorber – das Herzstück des Sonnenkollektors

Fotos und Grafiken: Sabine Rädisch (Titel), Paradigma (Foto und Grafiken)