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Auslegung einer Solaranlage

Auslegung einer Solaranlage

Wie berechnet man die optimale Größe einer Solarwärme-Systems?

Um die optimale Größe von thermischen Solaranlagen zu bestimmen, müssen einige Faktoren bekannt sein. Hierzu zählen die Haushaltsgröße und der Wärmebedarf, also wie oft die einzelnen Haushaltsmitglieder beispielsweise duschen oder Wäsche waschen. Bei thermischen Solaranlagen wird zusätzlich zwischen einem generell kleinen Typ zur reinen Warmwasser-Bereitung und der zusätzlichen solaren Heizungsunterstützung unterschieden. Im Vordergrund vieler Interessenten stehen prinzipiell das Kosten-Nutzen-Verhältnis sowie die Umweltbilanz von Solaranlagen. Zu große Anlagen mit riesiger Kollektorfläche erhöhen vielleicht den Solarertrag im Winter, führen jedoch auch zu Unmengen an überschüssiger Wärme in den sonnigen Monaten und unnötigen Systemverlusten. Ebenso sind entsprechende Überlegungen hinsichtlich der Speichergröße in der Solarthermie anzustellen.

 

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Der Wärmebedarf eines Gebäudes mit einer Haushaltsgröße von 4 Personen ist naturgemäß größer, als der Wärmebedarf bei einer Haushaltsgröße von nur 2 Personen. Im ersten Fall wird die Heizung im Winter in weitaus mehr Räumen genutzt und als im zweiten Fall. Auch werden 4 Personen naturgemäß sehr viel häufiger duschen als 2 Personen, was eine entsprechende Kesselleistung und Dimensonierung von Solaranlage und Pufferspeicher nach sich zieht.

Eine Solaranlage arbeitet am effizientesten, je besser sie auf den Bedarf des Hauses zugeschnitten ist. Der Solarkollektor sollte weder zu klein noch zu groß sein. Dasselbe gilt für den Wärmespeicher. Dient die Solaranlage der Wassererwärmung, sollte der Solarkollektor nach einer Faustregel eine Kollektorfläche von etwa 1,5 Quadratmeter pro Person im Haushalt haben. Fällt die Entscheidung nicht auf Flachkollektoren, sondern auf Vakuum-Röhrenkollektoren, reduziert sich die optimale Kollektorfläche auf einen Quadratmeter pro Person und ermöglicht auf diese Art und Weise kleinere Solaranlagen und lässt beispielsweise auf dem Dach noch Platz für Photovoltaik-Module.

  1. Anwendung: Soll die Anlage lediglich Brauchwasser zum Duschen und Baden erwärmen oder auch die Raumheizung aktiv unterstützen?
  2. Wie hoch sind die Sollwerte für Brauchwasser und den Speicher eingestellt? Wird mit einer Fußbodenheizung geheizt (Vorlauftemperatur)
  3. Personenanzahl: Je größer der Haushalt, desto höher der Wärmeverbrauch zum Waschen und Raumbedarf der beheizt werden soll.
  4. Dachneigung und Neigungswinkel der Solaranlage. Sie bestimmen in welcher Jahreszeit der Ertrag besonders hoch ist oder ob eine Korrektur in Form einer Aufständerung vorgenommen werden sollte
  5. Südausrichtung der Anlage. Wie weit weicht das Dach von einer optimalen Ausrichtung der Solaranlage nach Süden hin, wo die Sonne steht ab?
  6. Liegen in den kälteren Jahreszeiten Verschattungen durch hohe Bäume oder andere Gebäude vor?

Faustregel für optimale Solaranlagen-Größe und Auslegung

Als Faustregel für die Größe einer Solaranlage: Hier gilt für die Kollektorfläche eine Größe von rund 4 Quadratmeter pro Person und 60 Liter pro Quadratmeter für den Wärmespeicher. Gerade die optimale Speichergröße wird bei der Planung und Berechnung von Solarwärmeanlagen oftmals zuwenig Augenmerk geschenkt. Niedrige solare Erträge und eine geringe Gesamteffizienz des Solarsystems sind die Folge. Fachleute sind bei der Berechnung daher nicht nur hilfreich sondern im Grunde absolut notwendig. Die nachfolgende Tabelle beschreibt die benötigten Kollektorflächen in Abhängigkeit von Anwendungszweck (nur die Trinkwasser-Erwärmung oder solare Heizungsunterstützung) und Personenanzahl eines Haushalts.

Warmwasser-Bereitung Personenanzahl Warmwasser+Heizung
Personenanzahl
Flachkollektor Röhrenkollektor 
bis 2 - 3,5 - 4,0 m² 3 - 3,5 m²
2-4 - 4,5 - 5,5 m² 3 - 3,5 m²
4-6 bis 3 + Heizen 6 - 6,5 m² 4,5 -  5,5 m²
5-8 bis 4 + Heizen 7 - 8,5 m² 6 - 7 m²
7-10 bis 5 + Heizen 9 - 11 m² 7,5 - 8,5 m²
9-12 bis 6 + Heizen 12 - 14,5 m² 9 - 9,5 m²
11-15 bis 7 + Heizen 16 - 18 m² 12 - 12,5 m²