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Definition: die Beheizung von Gebäuden mit Hilfe von Sonnenenergie
Im Prinzip kann eine Solaranlage auch für die Beheizung von Gebäuden eingesetzt werden. Dies geschieht jedoch eher selten aufgrund des folgenden Problems: Viel Heizleistung wird in der Regel genau dann benötigt, wenn wenig Sonneneinstrahlung zur Verfügung steht. Sonst ist nämlich auch der passive solare Gewinn durch die Fenster erheblich – bei einem gut wärmegedämmten Haus sogar vollkommen ausreichend. Deswegen muss für die solare Heizung Wärme an sonnigen Tagen in einem großen Solarspeicher (z. B. einem Warmwasserspeicher) für die Verwendung an trüben und kalten Tagen eingelagert werden.
Idealerweise verfügt man über einen saisonalen Speicher, der den ganzen Sommer über aufgeladen werden kann und dann einen großen Teil des Heizbedarfs im Winter decken kann. Hierfür wird aber ein sehr großer Speicher benötigt. Bei einem nicht sehr großen Haus ist die saisonale Speicherung nicht praktikabel: Der Speicher wäre nicht nur sehr teuer, sondern würde auch massive Wärmeverluste aufweisen (selbst bei sehr guter Wärmedämmung). Eher praktikabel ist die saisonale Speicherung für sehr große Gebäude oder für einen Verbund von mehreren Häusern. Der dann verwendete besonders große Speicher verursacht pro Kubikmeter Volumen erheblich geringere Kosten und auch Wärmeverluste: Beispielsweise bekommt man bei Verdopplung aller Abmessungen das achtfache Speichervolumen, aber nur die vierfache Oberfläche, durch die Wärme entweichen kann. Eine interessante Methode der Realisierung sind Aquifer-Speicher in großer Tiefe. Hier wird die Wärme in einem großen Gesteinsvolumen gespeichert, und zwar in einer Tiefe, in der die Umgebungstemperatur ähnlich hoch liegt, so dass wenig Wärme verloren geht.
Für kleinere Anlagen kommt nur ein relativ kleiner Speicher in Frage, der höchstens Heizwärme für wenige Tage speichern kann. Der Großteil der überschüssigen Wärme vom Sommer ist damit leider nicht nutzbar, und im Winter wird größtenteils Heizwärme von einer anderen Quelle benötigt – häufig von einem Heizkessel, manchmal auch von einer Wärmepumpe. Jedoch lassen sich einzelne kältere Tage in der Übergangszeit damit überbrücken, ebenso kühle Nächte.
Sogenannte Kombianlagen können z. B. so ausgeführt werden, dass ein Pufferspeicher mit mehreren hundert Litern Wasser sowohl über eine Kollektoranlage erwärmt werden kann (über einen eingebauten Wärmetauscher) also auch durch einen Heizkessel. Die Sonnenkollektoren entlasten also den Heizkessel an sonnigen Tagen. Ein Pufferspeicher kann mit Vorteil auch so betrieben werden, dass er nur solar beheizt wird, während Wärme vom Heizkessel nicht gespeichert, sondern nur entsprechend dem momentanen Bedarf erzeugt wird.
Die Solarwärme wird im Sommer praktisch immer zur solaren Warmwasserbereitung benutzt. Für die zusätzliche solare Heizung (Heizungsunterstützung) wird eine solche Anlage großzügiger ausgelegt als eine reine Warmwasser-Anlage, also mit größerer Kollektorfläche und einem größeren Speicher. Da dann im Sommer erhebliche nicht nutzbare Überschüsse erzeugt werden, sinkt der Anteil der nutzbaren Wärme von den Kollektoren ab, was die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigt.
Bevor eine alte Heizungsanlage zu einer solchen Kombianlage ausgebaut wird, sollte geprüft werden, ob eine Investition in bessere Wärmedämmung des Gebäudes nicht lohnender wäre. Eher sinnvoll ist die solare Unterstützung bei einer neuen Anlage oder wenn zumindest der Warmwasserspeicher ohnehin ausgetauscht werden muss.
Es sei darauf hingewiesen, dass die mit Abstand preisgünstigste Methode zur Nutzung von Sonnenwärme für die Heizung die passive Sonnenenergienutzung ist. Hier verwendet man keinerlei Sonnenkollektoren, Speicher, Pumpen usw., sondern nutzt direkt die durch die Fenster einfallende Strahlung zur Unterstützung der Heizanlage. Solche Solargewinne weist praktisch jedes Gebäude auf. Wenn die Wärmeverluste durch sehr gute Wärmedämmung klein gehalten werden, reichen die Solargewinne aus, um an sonnigen Tagen den gesamten Wärmebedarf zu decken – vor allem wenn das Haus großzügige und unverschattete Fensterflächen auf der Südfassade hat. Jedoch verbleibt ein gewisser zusätzlicher Heizwärmebedarf an trüben und kalten Tagen.
Für eine solare Beheizung ist es wichtig, dass das Zentralheizungssystem mit einer möglichst niedrigen Vorlauftemperatur arbeiten kann. Sonst müssen nämlich die Sonnenkollektoren bei einer hohen Temperatur arbeiten und verlieren somit mehr Wärme nach außen. Gerade bei nicht voller Sonneneinstrahlung reduziert das die Energieausbeute der Kollektoren stark. Auch bei der Wärmespeicherung ist eine niedrige Vorlauftemperatur sehr nützlich; sie vergrößert den effektiv nutzbaren Wärmeinhalt eines Pufferspeichers erheblich.
Besonders niedrige Vorlauftemperaturen werden möglich mit einer Fußbodenheizung in einem Gebäude mit guter Wärmedämmung. Andere Arten von Flächenheizung können ähnliche Werte erzielen. Gewöhnliche Heizkörper (Radiatoren oder Konvektoren) dagegen benötigen deutlich höhere Vorlauftemperaturen.
Siehe auch: Sonnenenergie, Heizungsanlage, Sonnenkollektor, solare Warmwasserbereitung, Solarspeicher