Komponenten von Solarthermieanlagen müssen stets technisch aufeinander abgestimmt sein, denn nur optimal gewählte Komponenten können die zur Verfügung stehende Sonnenenergie effizient nutzen und die Energie entsprechend in das Heiz- oder Warmwassersystem einspeisen. Richtig geplante und dimensionierte Anlagen haben einen hohen Systemnutzungsgrad, denn ihre Kollektoranzahl ist auf die Speichergröße und auf das nachfolgende System optimal abgestimmt. Die Bestimmung der Größe des Kollektorfeldes ist der erste Schritt bei der Dimensionierung einer Solarthermieanlage. Die Größe des Kollektorfeldes hängt von folgenden Faktoren ab:
- zur Verfügung stehende Aufstellfläche,
- Systemauswahl: Trinkwassererwärmung oder Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung,
- gewünschter Deckungsanteil am Energieverbrauch eines Gebäudes,
- Speichergröße von eventuell bereits vorhandenen Speichern,
- Standort und Ausrichtung der Kollektorfläche.
Hilfsmittel für die Auslegung
Die Berechnung der Anzahl von Kollektoren kann mit verschiedenen Hilfsmitteln erfolgen. Der Hersteller Oventrop bietet hierzu verschiedene Möglichkeiten an. Die Online-Solarauslegung unter https://www.oventrop.com im Menü Produkte ermöglicht als ersten Schritt eine Bestimmung der Anzahl von Kollektoren für eine zu planende Solarthermieanlage. Es wird zwischen Trinkwassererwärmung und Trinkwassererwärmung mit Heizungsunterstützung unterschieden. Nach Auswahl des Standortes und Angabe der möglichen Aufstellfläche wird der Ertrag, der Deckungsanteil und der Systemnutzungsgrad berechnet – ebenso die dazugehörige Speichergröße. Zusätzlich bietet das Olsberger Unternehmen Simulationsrechnungen für verschiedene Arten von Solarthermieanlagen als Service an. Neben einer einfachen Trinkwassererwärmung ist auch die Simulation von anspruchsvolleren Anlagen zur Heizungsunterstützung oder zur Schwimmbaderwärmung möglich. Als Ergebnisse liefern die Simulationsrechnungen die Anzahl der erforderlichen Vakuum- oder Flachkollektoren. Berechnet wird ebenso der Deckungsanteil am Energieverbrauch, die erforderliche Speichergröße, der jährliche Temperaturverlauf am Kollektor zur Vermeidung von Stagnation und der Systemnutzungsgrad.
Das Rohrnetz bestimmt die spätere Effizienz
Die Effektivität einer solarthermischen Anlage hängt wesentlich von der hydraulischen Einbindung und Dimensionierung ab. Speziell das Solar-Rohrnetz muss optimal ausgelegt sein, damit nicht unnötig hohe Pumpenleistungen den Wirkungsgrad der Anlage reduzieren. Unterstützung bietet Oventrop auch hier mit dem Solar-Berechnungsprogramm Ovsol, das die Dimensionierung der Komponenten erleichtern soll. Zu wählen ist dabei zunächst zwischen den Betriebsarten High-Flow und Low-Flow. High-Flow-Anlagen arbeiten mit mindestens 30 l/h m2 Kollektorfläche. Von Vorteil sind niedrigere Temperaturen im Kollektor und höhere Kollektorwirkungsgrade. Nachteil sind hohe Flüssigkeitsmengen, die von der Pumpe umgewälzt werden müssen. Anders ist es bei der Betriebsart Low-Flow mit 15 bis 25 l/h m2 Kollektorfläche. Hier werden höhere Kollektortemperaturen erzielt, mit denen sich auch bei kurzer Sonneneinstrahlung im oberen Bereich des Speichers für die Trinkwassererwärmung nutzbare Temperaturen erzielen lassen. Auch sind hier kleinere Rohrdurchmesser ausreichend. Allerdings ist diese Betriebsweise nur in Verbindung mit teuren Schichtspeichern sinnvoll.
Berücksichtigt werden bei den weiteren Berechnungen die Kollektorwiderstände, die für Oventrop-Kollektoren hinterlegt und für andere Kollektoren frei definierbar sind. Das Programm ermittelt dann Volumenströme, Rohrnennweiten, Voreinstellwerte von Solar-Strangregulierventilen für den hydraulischen Abgleich mehrerer Kollektorfelder, Pumpenförderhöhen und die zu wählenden Pumpeneinstellungen sowie die Größe und den Vordruck des Membran-Ausdehnungsgefäßes.
Bei der Entwicklung des Programms sei die Benutzerfreundlichkeit ein wichtiges Ziel gewesen. So bietet es die Möglichkeit, mittels einer grafischen Benutzeroberfläche ein Strangschema zu erstellen. Die einzelnen Solar-Komponenten werden über grafische Symbole auf einfache Weise ausgewählt und in die Benutzeroberfläche eingezeichnet. Mehrere Kollektorfelder lassen sich über den Einsatz von Strangregulierventilen hydraulisch abgleichen. Die Solar-Armaturengruppen werden hinsichtlich der Pumpenförderhöhen und des einzustellenden Volumenstroms ausgelegt.
Im Anschluss wird auf Grundlage der Berechnung eine Materialliste erstellt. Materialliste und Strangschema können ausgedruckt werden. Das Programm steht unter https://www.oventrop.com zum Herunterladen oder auf der aktuellen DVD des Herstellers bereit.
