Dimensionierung einer Solaranlage

Die Grösse des Gebäudes sowie das Verbrauchsprofil für die Wassererwärmung und die Heizungsunterstützung sind entscheidend für die Dimensionierung der Kollektorfläche und des Wärmespeichers.

Die Klimaverhältnisse und die Sonnenscheindauer am jeweiligen Standort  beeinflussen den Wärmeertrag.
Die Klimaverhältnisse und die Sonnenscheindauer am jeweiligen Standort beeinflussen den Wärmeertrag.

Dient die Solaranlage ausschliesslich der Wassererwärmung (Boiler) oder auch der Heizungsunterstützung? Soll die Sonne auch mitheizen, steigt der Flächenbedarf für die Kollektoren sowie der Platzbedarf für den Wärmespeicher. Die beiden folgenden Tabellen listen Richtwerte für die Dimensionierung von Kollektorflächen und Wärmespeicher auf.

Solare Wassererwärmung

Anzahl Bewohner

Kollektorfläche (m2)

Fassungsvermögen des Wassererwärmers

Bis 20 Personen

1,0 bis 1,5 m2/Person

80 bis 120 l/Person

20 bis 100 Personen

0,5 bis 1,1 m2/Person

60 bis 90 l/Person

über 100 Personen

0,4 bis 0,8 m2/Person

40 bis 70 l/Person

Beispiel

Für die Versorgung eines Einfamilienhauses im Mittelland reicht eine Fläche von etwa 4 bis 6 m2 sowie ein Warmwasserbehälter mit einem Inhalt von 400 bis 500 l. Für beschattete oder nicht optimal geneigte Dachflächen sind Zuschläge von 20% bis 50% zu berücksichtigen.

Solare Wassererwärmung und Heizungsunterstützung

Bei diesen Anlagen ist die präzise Dimensionierung besonders wichtig, um Überhitzungen im Sommer zu vermeiden. Die Richtwerte des Wärmespeichers sollten deshalb nicht unterschritten werden.

Anmerkung: * bezogen auf den gesamten Energieverbrauch für die Wärmeerzeugung, also Heizung und Warmwasser. Die Tabelle basiert auf der Annahme, dass eine Solaranlage zur Wassererwärmung und zur Heizungsunterstützung mit einem Wärmespeicher und einem Frischwassermodul (externer Wärmetauscher) installiert wird.

Gebäudekategorie

Kollektorfläche (m2)

Fassungsvermögen des Wärmespeichers

Einfamilienhaus

0,5 bis 1,0 m2/100 l Heizöl *

100 l/m2 Kollektorfläche

Mehrfamilienhaus

0,4 bis 1,6 m2/100 l Heizöl *

130 l/m2 Kollektorfläche

Tipp

Vorgängig zur Installation einer Sonnenkollektoranlage ist die Gebäudehülle zu dämmen. Dies verringert den Energiebedarf und damit sowohl die benötigte Kollektorfläche als auch das Speichervolumen. Die solare Wassererwärmung kann auch der Versorgung von Wasch- und Spülmaschine dienen; der Bedarf an Kollektorfläche respektive an Volumen im Energiespeicher wird dadurch kaum beeinflusst. 

Platzierung

Die Klimaverhältnisse und die Sonnenscheindauer am jeweiligen Standort  beeinflussen den Wärmeertrag: Im Mittelland variieren die Erträge jedoch kaum; im  Alpenraum oder Tessin   lassen sich jedoch höhere Erträge aufgrund der stärkeren Sonneneinstrahlung erzielen.

  • Schrägdach: Dach wird kaum anderweitig genutzt, daher  auch für dachintegrierte Kollektoren geeignet.  

  • Flachdach: sehr gut geeignet; aufgeständerte Kollektoranlage.

  • Fassade: geringerer Ertrag bei vertikaler Montage; aber aktuell im Trend.

  • Balkonbrüstung: Röhrenkollektoren werden bisweilen als Balkonbrüstungen verwendet.

  • Garten: akzeptable Lösung, wenn das Kollektorfeld nicht beschattet wird.

Neigungswinkel und Orientierung

Wichtig für den Ertrag der Solaranlage sind Orientierung und Neigung der Kollektoren. Nicht optimale Neigungswinkel können durch die Vergrösserung der Kollektorfläche zwar kompensiert werden, verschlechtern jedoch die Wirtschaftlichkeit  der Anlage. Grosse Neigungen erhöhen den Winterertrag, weil die Sonne in der kalten Jahreszeit tief steht. Dieser Aspekt sollte bei Anlagen zur Heizungsunterstützung besonders beachtet werden, weil im Sommer bekanntlich genügend Wärme im Haus ist.

Nutzung

Orientierung

Neigung

Wassererwärmung

Südost bis Südwest

15° bis 60°

Wassererwärmung und Heizungsunterstützung

Süden, aber Abweichungen bis 30° nach Ost oder West akzeptabel

30° bis 60°

Durchschnittliche Kollektorerträge – Richtwerte

 

Standort Mittelland

Standort Alpenraum

 

Jahresnettoertrag pro m2 Kollektorfläche (Absorber)

Einfamilienhaus mit üblicher Wassererwärmung

450 kWh/m2a

500 kWh/m2a

Mehrfamilienhaus mit Wasservorwärmung

500 kWh/m2a

550 bis 600 kWh/m2a

Wassererwärmung und Heizungsunterstützung

250 bis 300 kWh/m2a

300 bis 350 kWh/m2a

Die höchsten Erträge liefern Kollektoranlagen bei tiefen Temperaturen. Für Warmwasser und Heizung sind aber häufig auch höhere Temperaturen notwendig. Dann muss Wärme von der Grundheizung zugeliefert werden. Dieser Beitrag reduziert selbstverständlich den Nutzungsgrad und die Wirtschaftlichkeit der Solaranlage.

Anlagen mit Vakuumröhren-Kollektoren erzielen 10 bis 50 Prozent höhere Wärmeerträge. Die leistungsfähigen Kollektoren sind allerdings deutlich teurer. Daher ist abhängig von der verfügbaren Fläche und der Exposition abzuwägen, ob Flach- oder Röhrenkollektoren zu installieren sind. 

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