Solarthermie-2000 – Teilprogramm 2 - Solar - so heizt man heute

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4 Grundlagen für die Dimensionierung thermischer Solaranlagen
4.1 Dimensionierungsansatz bei konventionellen Systemen und bei Solaranlagen
Der konventionelle Wassererwärmer kann beliebig eingeschaltet bzw. gesteuert werden,
während das Solarsystem immer dann und nur dann Energie liefert, wenn die Sonne
scheint. Bei Sonnenschein erzeugt das Kollektorfeld selbst bei fehlendem Energiebedarf
Wärme, die dann bei hohen Kollektortemperaturen nutzlos an die Umgebung abgegeben
wird. Für die Dimensionierung einer Solaranlage gelten also grundsätzlich andere Regeln
als für die Auslegung eines konventionellen Systems. Dies wird bei der Planung eines
Solarsystems oft nicht beachtet.
Bei der Auslegung eines konventionellen Energiesystems für die Trinkwassererwärmung
steht die unbedingte Versorgungssicherheit im Vordergrund. Das heißt, dass das konv. System
auch bei einem außergewöhnlich hohen Warmwasserbedarf in der Lage sein muss, den
Energiebedarf bereitzustellen, da sonst evtl. Klagen der Nutzer zu erwarten sind.
Diese Anforderungen an das konventionelle System werden berücksichtigt, indem
der Warmwasserverbrauch relativ hoch angesetzt wird (im oberen Bereich des Streubandes;
vgl. weiter unten),
der Energiebedarf oft auf die Periode mit dem höchsten Wert (i.d.R. der Winter) berechnet
wird,
zusätzlich noch Sicherheitszuschläge (obwohl nicht vorgesehen!) bei der Auslegung des
Energiesystems gemacht werden und
ein evtl. zu erwartender Mehrverbrauch (z.B. durch Erweiterungsvorhaben) berücksichtigt
wird.
Bei der Solartechnik besteht im Gegensatz dazu die Forderung, dass in Perioden mit geringem
Warmwasserverbrauch das System nicht mehr Energie liefern soll, als in diesen Zeiträumen
benötigt wird, damit Stillstandszeiten des Kollektorfeldes vermieden werden. (Ausnahme:
Systeme mit sehr großen Speichern zur Überbrückung längerer Zeiten mit schwacher
Einstrahlung oder Anlagen zur Heizungsunterstützung). Zu groß dimensionierte Solaranlagen
mit häufigen Stillstandszeiten sind unnötig teuer, haben eine schlechte Jahreseffizienz,
führen zu vermeidbar hohen Kosten für die solare Nutzwärme und werden zudem
thermisch vor allem während der Stillstandszeiten wesentlich stärker belastet (evtl. Verkürzung
der Lebensdauer) als knapp ausgelegte Systeme.
Die Überdimensionierung einer Solaranlage kann man nur vermeiden, wenn man bei bestehenden
Gebäuden den Warmwasserverbrauch in den verbrauchsschwachen Perioden
misst und auf diese Werte das System auslegt. Die Schwankungen des spezifischen Verbrauchs
(pro Kopf) bei gleichartig genutzten Gebäuden sind nach unseren Erfahrungen
derart groß (Faktor 2), dass bei bestehenden Gebäuden auf Messungen nicht verzichtet
werden sollte. Kann man bei einem geplanten Objekt den Verbrauch nicht messen, dann
muss man bei der Planung einer Solaranlage