Handwerker suche
Fachbetriebe in Ihrer Region

Paradigma arbeitet mit 900 ausgewählten Fachbetrieben für Heizungen und Solar zusammen. Finden Sie Ihren kompetenten Paradigma Partner vor Ort.

Dachneigung und Neigungswinkel für Solaranlagen

Solaranlagen arbeiten am Wirkungsvollsten, wenn das Licht der Sonne im 90° Neigungswinkel auf die Solarzellen (Photovoltaik) oder den Solarkollektor (Solarthermie) trifft. Das ist natürlich selbst unter optimalen Bedingungen nur einmal am Tag exakt der Fall. Denn natürlich ändert sich dieser Winkel nicht nur während Sonnenauf- und Untergang, sondern auch im Verlauf der Jahreszeiten, da sich auch der Sonnenstand ändert.

Darin liegt das Problem von feststehenden Solaranlagen ohne automatische Ausrichtung durch ein Tracking-System zur Sonne. Denn die Sonne steht (in der Mittagszeit) im Sommer bei 60° bis 65° und im Winter bei nur 13° bis 18°. Deshalb beträgt der mögliche Neigungswinkel für eine Solaranlage 20° bis 60°. Hier kommt natürlich auch die Dachneigung ins Spiel, denn die muss selbstverständlich bei der Berechnung des Neigungswinkels mit einbezogen werden, damit der Wirkungsgrad und damit der Solarertrag optimal und rentabel ist. Im Sommen große Energiemengen zu ernten ist keine große Kunst und auch mit einfachen Flachkollektoren möglich. Wärme ist aber genau dann teuer und wertvoll wenn die Außentemperaturen niedrig sind. Dann arbeitet die Heizung auf Hochtouren um ausreichend Wärmeenergie zum Waschen und Heizen bereit zu stellen. Wäre es daher nicht sinnvoll, wenn die Solaranlage einen wesentlichen Beitrag zur Heizungsunterstützung leistet? Durch die Wahl des richtigen Neigungswinkels lässt sich gezielt beeinflussen, in welcher Jahreszeit ein Kollektor besonders effektiv arbeitet.

 

Denn soll sie in erster Linie im Winter die Heizung unterstützen, ist ein höherer, soll sie im Sommer die Warmwasserbereitung unterstützen, ist ein geringerer Neigungswinkel besser. Auch der Wohnort ist nicht ohne Bedeutung, denn die optimale Dachneigung sollte im Süden Deutschlands, etwa in Friedrichshafen am Bodensee aufgrund des unterschiedlichen Breitengrads flacher sein als im Norden bei Kiel.

Die jeweilige Dachneigung lässt sich einfach per Tangens berechnen. Der Neigungswinkel resultiert aus dem Zusammenspiel der Dachhöhe / Dachfirst und dem der halben Dachbreite.

Neigung des Daches für Solaranlagen berechnen

Das Schema zeigt wie Sie selbst ganz einfach die Dachneigung und somit den Neigungswinkeln selbst berechnen können. Alles, was Sie hierfür benötigen ist das Grundmaß (A) und die Firsthöhe (B). Zur Berechnung der resultierenden Dachneigung gilt die Winkelfunktion für rechtwinklige Dreiecke. Demnach stellen die Höhe (B) die Gegenkathete und das Grundmaß (A) die Ankathete dar. 

 

Konkretes Beispiel:

Die Höhe sind 3 m, das Grundmaß als Breite hingegen 5 m. Die Dachneigung beträgt also Tan α = GK/AK -> α = tan-1 3/5 (Umkehrfunktion Tangens) = 30.96° (gerundet). 

 

 

Dachneigung und Wnkel für eine Solaranlage berechnen
So berrechnet sich der Neigungswinkel / Dachneigung

Dachneigung und solarer Wirkungsgrad

Grundsätzlich ist es jedoch so, dass je weiter die Dachneigung von dem optimalen Neigungswinkel abweicht, desto geringer ist der Wirkungsgrad und damit der Solarertrag generell. Jedoch ist eine Abweichung in der Dachneigung und damit im Neigungswinkel nicht so schlimm, wie eine zeitweise Verschattung durch Bäume, Berge oder umstehende hohe Gebäude. Denn durch eine Verschattung wird der Solarertrag wesentlich länger behindert, als durch einen ungünstigen Neigungswinkel. Um die optimale Dachneigung auszurechnen, muss die senkrechte und die waagrechte Entfernung vom Dachfirst bis zur Dachtraufe gemessen werden. Die so errechnete Dachneigung muss dann mit dem optimalen Neigungswinkel der Solaranlagen verbunden werden, um den solaren Wirkungsgrad zu erfahren. Die optimale Dachneigung beträgt 26° bis 32°, damit die Solaranlagen einen hohen Wirkungsgrad erreichen können. Liegt die Dachneigung darunter, kann es unter Umständen nicht möglich sein, eine ohne zusätzliche Maßnahmen zur Aufständerung der Solaranlage zu errichten. Eine gar senkrechte Montage (Winkel von 90 °) erlauben sog. Fassadenkollektoren zum Einsatz, allerdings auf Kosten des optimalen Wirkungsgrades, jedoch werden diese speziellen Solarkollektoren auf Röhrenbasis den hohen architektonischen Anforderungen gerecht.

Zusammenspiel aus Neigungs- und Azimutwinkel

Doch hat weder die optimale Dachneigung noch der Neigungswinkel etwas mit dem Azimutwinkel zu tun. Denn damit ist die jeweilige Ausrichtung des Daches selber, also der Standort des Hauses, gemeint. Diese Abweichung von Süden wird in der Solarenergie als Azimutwinkel bezeichnet. Das Wort Azimut stammt aus dem arabischen Sprachraum und meint einen Horizontalwinkel, der sich nach bestimmten Himmelsrichtungen orientiert. Ein Azimutwinkel von -90° steht für eine Ostausrichtung, bei -45° bedeutet er Südostausrichtung und 0° ist natürlich die perfekte Südausrichtung. Daher bedeutet ein Azimutwinkel von +45° Südwest- und +90° eine Westausrichtung der Solaranlagen. Dementsprechend beeinflusst der Winkel auch den Wirkungsgrad der Solaranlagen. Man könnte auch einfacher sagen, der Azimutwinkel steht für die seitliche, und der Neigungswinkel für die Ausrichtung in die Höhe. Stimmen diese Winkel perfekt, dann ist es kein Problem, Solaranlagen zu installieren, aber auch wenn die Winkel nicht optimal sind, kann durch ein entsprechendes Gestell auf dem Dach der Neigungswinkel wieder angeglichen und damit der Solarertrag doch noch lohnenswert werden. 

Solar Lexikon