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

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6 Dimensionierung und Einbindung der Solarkomponenten
6.1 Kollektoren/Kollektorfeld
Der erste Schritt der Dimensionierung ist in der Regel die Festlegung der Kollektorfeldgröße,
da zunächst geklärt werden muss, ob und wo ein Feld mit dieser Größe installiert
werden kann. Wenn keine ausreichend große Fläche zur Verfügung steht, muss mit der
Größe des Kollektorfeldes auch die aller anderen Systemkomponenten reduziert werden.
Die Größe des Kollektorfeldes bestimmt maßgeblich die Dimensionierung der anderen
Systemkomponenten. Ihre Festlegung sollte also sehr sorgfältig erfolgen. In der Regel wird
man bestrebt sein, die Kosten für die solare Nutzwärme möglichst gering zu halten. Die
folgenden Dimensionierungsvorschläge sind unter diesem Gesichtspunkt erstellt worden. Es
spricht jedoch nichts dagegen, ein (in Grenzen) größer ausgelegtes System zu errichten,
wenn das Geld bzw. die Wirtschaftlichkeit eine nur untergeordnete Rolle spielen.
Es muss an dieser Stelle betont werden, dass die hier erarbeiteten Dimensionierungsvorschläge
nur für große Anlagen (mehr als 100 m 2 Kollektorfläche) zur reinen Trinkwassererwärmung
gelten. Kleinere Anlagen wird man in Grenzen größer auslegen, ebenso Anlagen
zur Heizungsunterstützung. Informationen zu solchen Systemen sind in vielen Literaturstellen
zu finden, z.B. in /23/.
6.1.1 Dimensionierung des Kollektorfeldes
In Kap. 2.1 wurde die Funktionsweise eines Kollektors erklärt. Wichtige Ergebnisse waren,
dass ein Kollektor um so schlechter arbeitet, je höher seine Arbeitstemperatur gegenüber der
Umgebung und je geringer die Einstrahlung ist. Es ist daher nicht sinnvoll, in unseren Klimabreiten
eine sehr große Deckung des Energiebedarfs für die Trinkwassererwärmung oder
gar die Raumheizung durch die Solaranlage zu fordern. Zusätzlich muss beachtet werden,
dass in der Regel dann, wenn die Sonne stark scheint und die Außentemperatur hoch ist
(also im Sommer), kein Heizenergiebedarf anfällt und meist auch der Energiebedarf für die
Warmwasserbereitung etwas absinkt. Auch in dieser Zeit sollte aber das Kollektorfeld nicht
in Stagnation (Stillstand) gehen, weil es für den vorliegenden Bedarf zu groß dimensioniert
wurde. Erstens ist in diesem Zustand der Stagnation die teure Investition ohne Nutzen und
zweitens sind Stillstandszeiten wegen der dann auftretenden hohen Temperaturen im Kollektorkreis
nicht förderlich für die Lebensdauer der Anlage.
Das Ziel der Untersuchungen war es also, eine Anlagendimensionierung zu finden, bei der
sich ein optimales Nutzen/Kosten-Verhältnis ergibt oder, anders ausgedrückt, bei der sich
die geringsten Kosten für die solare Nutzwärme ergeben.
Da es einige gute Simulationsprogramme gibt, mit denen man den Ertrag eines Solarsystems
im relativen Vergleich sehr gut berechnen kann, wurde ein solches Rechenprogramm
(T*SOL /11/) für diese Aufgabe benutzt. Etwas schwieriger ist die Bestimmung der Systemkosten
bei variierender Systemgröße, da die Kosten der einzelnen Komponenten unter-