6 AuslegungEinfluss von Ausrichtung und Neigung der Kollektoren auf den SolarertragOptimaler Neigungswinkel für KollektorenVerwendung der Solarwärme fürOptimalerNeigungswinkelder KollektorenWarmwasser 30°–45°Warmwasser + Raumheizung 40°–50°Warmwasser + Schwimmbad 30°–45°Warmwasser + Raumheizung +SchwimmbadTab. 4940°–50°Neigungswinkel der Kollektoren in Abhängigkeitvon der Verwendung der SolaranlageDer optimale Neigungswinkel hängt von der Verwendungder Solaranlage ab. Die kleineren optimalenNeigungswinkel für Warmwasserbereitung undSchwimmbadbeheizung berücksichtigen den höherenSonnenstand im Sommer. Die größeren optimalen Neigungswinkelfür Heizungsunterstützung sind auf denniedrigeren Sonnenstand in der Übergangszeit ausgelegt.Kollektorausrichtung nach der HimmelsrichtungDie Ausrichtung nach der Himmelsrichtung und der Neigungswinkelder Sonnenkollektoren haben Einfluss aufdie thermische Energie, die ein Kollektorfeld liefert. DasAusrichten des Kollektorfeldes nach Süden mit einerAbweichung von bis zu 10° nach Westen oder Osten undeinem Neigungswinkel von 35° bis 45° ist die Voraussetzungfür maximalen Solarenergieertrag bei Anlagen zurWarmwasserbereitung. Bei Anlagen, die zusätzlich dieHeizung unterstützen, ist der optimale Neigungswinkelsteiler und hängt von der Ausrichtung des Kollektorfeldesab.Bei der Kollektormontage auf einem Steildach oder aneiner Fassade ist die Ausrichtung des Kollektorfeldesidentisch mit der Dach- oder Fassadenausrichtung. Wenndie Kollektorfeldausrichtung nach Westen oder Ostenabweicht, treffen die Sonnenstrahlen nicht mehr optimalauf die Absorberfläche. Das führt zu einer Minderleistungdes Kollektorfeldes.Nach Tabelle 50 und Tabelle 51 auf Seite 102 sowieTabelle 53 und Tabelle 54 auf Seite 106 f. ergibt sich beijeder Abweichung des Kollektorfeldes von der südlichenHimmelsrichtung in Abhängigkeit vom Neigungswinkelein Korrekturfaktor. Mit diesem Wert muss die unter Idealbedingungenbestimmte Kollektorfläche multipliziertwerden, um den gleichen Energiegewinn wie bei direkterSüdausrichtung zu erzielen.Korrekturfaktoren für Sonnenkollektoren <strong>Logasol</strong> SKN4.0 und SKS4.0 bei WarmwasserbereitungNeigungswinkelKorrekturbereiche:1,00 ... 1,051,06 ... 1,101,10 ... 1,151,16 ... 1,201,21 ... 1,25> 1,25Korrekturfaktoren bei Abweichung der Kollektorausrichtung von der südlichenHimmelsrichtungAbweichung nach Westen um Süden Abweichung nach Osten um90° 75° 60° 45° 30° 15° 0° –15° –30° –45° –60° –75° –90°60° 1,26 1,19 1,13 1,09 1,06 1,05 1,05 1,06 1,09 1,13 1,19 1,26 1,3455° 1,24 1,17 1,12 1,08 1,05 1,03 1,03 1,05 1,07 1,12 1,17 1,24 1,3250° 1,23 1,16 1,10 1,06 1,03 1,02 1,01 1,04 1,06 1,10 1,16 1,22 1,3045° 1,21 1,15 1,09 1,05 1,02 1,01 1,00 1,02 1,04 1,08 1,14 1,20 1,2840° 1,20 1,14 1,09 1,05 1,02 1,01 1,00 1,02 1,04 1,08 1,13 1,19 1,2635° 1,20 1,14 1,09 1,05 1,02 1,01 1,01 1,02 1,04 1,08 1,12 1,18 1,2530° 1,19 1,14 1,09 1,06 1,03 1,02 1,01 1,03 1,05 1,08 1,13 1,18 1,2425° 1,19 1,14 1,10 1,07 1,04 1,03 1,03 1,04 1,06 1,09 1,13 1,17 1,22Tab. 50 Korrekturfaktoren bei Südabweichung der Sonnenkollektoren <strong>Logasol</strong> SKN4.0 und SKS4.0 für verschiedeneNeigungswinkel102Planungsunterlage Solartechnik <strong>Logasol</strong> – 6 720 803 657 (2012/03)
Auslegung6Korrekturfaktoren für Vakuum-Röhrenkollektoren <strong>Logasol</strong> SKR6.1R/SKR12.1R CPC bei WarmwasserbereitungDaumenregelIn der Praxis hat sich der zweifache Tagesbedarf als Speichervolumenbewährt. Die Tabelle 52 zeigt Richtwerte zurAuswahl des Warmwasserspeichers in Abhängigkeit vomWarmwasserbedarf pro Tag und Personenanzahl. Es wirddabei von einer Speichertemperatur von 60 °C und einerZapftemperatur von 45 °C ausgegangen. Bei einer Mehr-Speicher-Anlage sollte die bevorratete Warmwassermengeden zweifachen Tagesbedarf bei einem Entnahmegradvon 85 % decken können.Für den Einsatz von Speichern in Solaranlagen solltenKollektorfläche und Wärmetauscherfläche im Verhältnisstehen:• 0,25 m 2 Rippenrohrwärmetauscher für 1 m 2 Kollektorfläche• 0,2 m 2 Glattrohrwärmetauscher für 1 m 2 KollektorflächeNeigungswinkelKorrekturfaktoren bei Abweichung der Kollektorausrichtung von der südlichenHimmelsrichtungAbweichung nach Westen um Süden Abweichung nach Osten um90° 75° 60° 45° 30° 15° 0° –15° –30° –45° –60° –75° –90°90° 2,4 2,0 1,9 1,8 1,8 1,9 2,0 1,9 1,8 1,8 1,9 2,0 2,480° 2,0 1,7 1,6 1,5 1,5 1,5 1,6 1,5 1,5 1,5 1,6 1,7 2,070° 1,7 1,5 1,4 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,4 1,5 1,760° 1,6 1,4 1,3 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,4 1,650° 1,4 1,3 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,3 1,440° 1,3 1,2 1,1 1,1 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,2 1,330° 1,3 1,2 1,1 1,1 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,2 1,320° 1,2 1,1 1,1 1,1 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,1 1,215° 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2Tab. 51 Korrekturfaktoren bei Südabweichung der Vakuum-Röhrenkollektoren <strong>Logasol</strong> SKR6.1R/SKR12.1R CPC fürverschiedene NeigungswinkelKorrekturbereiche:1,0 ... 1,11,2 ... 1,3Beispiel für Warmwasserbereitung• Gegeben– 4-Personen-Haushalt mit 200 l Warmwasserbedarfpro Tag– Neigungswinkel 25° bei Aufdach- oder Indachmontagevon Sonnenkollektoren <strong>Logasol</strong> SKS4.0– Abweichung nach Westen 60°• Ablesen– 1,8 Kollektoren <strong>Logasol</strong> SKS4.0( Bild 119 auf Seite 101)– Korrekturfaktor 1,10 ( Tabelle 50)– Die Berechnung ergibt: 1,8 × 1,10 ≈ 2,0• Ergebnis– Um den gleichen Energiegewinn wie bei direkterSüdausrichtung zu erzielen, sind zwei Sonnenkollektoren<strong>Logasol</strong> SKS4.0 einzuplanen.SpeicherauswahlFür die optimale Funktion einer Solaranlage ist ein geeignetesVerhältnis zwischen der Kollektorfeldleistung(Größe des Kollektorfeldes) und der Speicherkapazität(Speichervolumen) erforderlich. Abhängig von der Speicherkapazitätist die Größe des Kollektorfeldes begrenzt( Tabelle 52).Grundsätzlich sollten Solaranlagen zur Warmwasserbereitungim Einfamilienhaus möglichst mit einem bivalentenSpeicher betrieben werden. Ein bivalenter Solarspeicherhat einen Solar-Wärmetauscher und einen Wärmetauscherzur Nachheizung über einen Heizkessel. Bei diesemKonzept dient der obere Teil des Speichers als Bereitschaftsteil.Dies muss bei der Speicherauswahl berücksichtigtwerden.1,4 ... 1,61,7 ... 2,4Nur bei einem größeren Warmwasserbedarf, der nichtmehr mit einem bivalenten Speicher abgedeckt werdenkann, sind 2-Speicher-Anlagen sinnvoll. Bei diesen Anlagenwird vor einem konventionellen Speicher ein monovalenterSpeicher zur Einkopplung der Solarwärmeinstalliert. Der konventionelle Speicher muss den Warmwasserbedarfvollständig abdecken können. Der Solarspeicherkann daher etwas kleiner dimensioniert werden.Dieses Konzept ist auch für die nachträgliche Integrationeiner Solaranlage in eine konventionelle Anlage möglich.Aus energetischen und wirtschaftlichen Gründen solltejedoch immer der Einsatz eines bivalenten Speichersgeprüft werden.Planungsunterlage Solartechnik <strong>Logasol</strong> – 6 720 803 657 (2012/03) 103