Für Immobilien, bei denen eine Montage von solarthermischen Kollektoren auf dem Dach nicht möglich ist, ist die Montage von thermischen Kollektoren an der Fassade sinnvoll. Grundlage hierfür ist eine querliegende direktdurchströmte Röhre.
Im Bild links ist eine Solarfassade mit 4 kWp Leistung am Altbau zu sehen. Im ungedämmten Altbau liegt die solare Deckung bei 15% (Heizlast bei -16°C=15kW), bei einem Neubau nach KFW40 (Betonkernaktivierung, Heizlast bei -16°C=2,5kW) bei 65%. Alle anderen Gebäude liegen dazwischen.
Normalerweise werden thermische Kollektoren auf dem Dach montiert. Abgesehen davon, das man damit näher an der Sonne ist, entziehen sich die Kollektoren den Verschattungen von kleinen Bäumen und Gesträuch und auch dem Blickwinkel des Bauherren. Dabei muss man doch zeigen, was man hat. Doch was ist eigentlich, wenn das Dach keine Südausrichtung hat, bereits mit Photovoltaik belegt ist, viele Dachfenster die Dachfläche zerstückeln oder das Dach nicht tragfähig ist? Man muss auf die Nutzung der kostenlosen Solarenergie nicht verzichten.
Die Lichtsituation
Während die Sonne um das Dach herumkreiselt, wird eine Fassade nur 6 Stunden lang beschienen. Die Sonne muß einfach erst mal um die Hausecke herumkommen, damit der Kollektor auch Leistung erbringen kann. Nun könnte man meinen, das Solaranlagen an Fassaden daher nicht gut wirtschaften und auf dem Dach besser aufgehoben wären. 6 Stunden Bescheinungsdauer entsprechen einem wandernden Sonnenwinkel von ca. 90°. D.h. 45° Südabweichung nach Ost und West. Mehr kann eine Solaranlage auf dem Dach auch nicht umsetzen, der Fehlwinkel ist einfach zu groß. Daher unterscheiden sich Dach- und Fassadenmontagen kaum im zeitlichen Verlauf.
Der Sonneneinstrahlungswinkel
Hat ein Dach z.B. eine Neigung von 38°, wäre das auch die Ausrichtung der Solaranlage zur Sonne. Eine Fassade hat einen Winkel von 90°. Würde man nun einen ungeeigneten Kollektor (Flachkollektor oder Heatpiperöhre ohne Abständerung) an die Wand schrauben, dann erbringt er aufgrund des Fehlwinkels sehr wenig Leistung. Die Solarfassade EF mit der querliegenden Vollvakuumröhre ist ohne Abständerung auf den Sonnenstand einstellbar, z.B. 60°. So läßt sich eine solare Heizungsunterstützung perfekt realisieren.
Der energetische Unterschied zwischen Dach- und Wandmontage
Betrachten wir zunächst die Sonnenhöhe (vom waagerechten Boden gesehen) zu den unterschiedlichen Jahreszeiten. Dieser beträgt im Winter ca. 20°, im Frühjahr und Herbst ca. 40° und im Sommer 60°. Für solar Warmwasser, also solare Brauchwassererwärmung wäre das Dach von 38° (waagerecht gesehen = 52°) mit einem Fehlwinkel von nur 8° perfekt. Die Leistung verringert sich Richtung kalter Jahreszeit. An der Fassade hätte man im Sommer einen Fehlwinkel von 15° bei einer Röhrenstellung von 45°.
Nun wird es interessant. Für eine solare Heizungsunterstützung werden im Schnitt 10-15m² Röhrenkollektorfläche angesetzt. Eine Dachanlage würde im Sommer 40kWh und im Winter lediglich 20kWh pro Sonnentag erwirtschaften. Im Sommer wird Überwärme produziert, die durch viel Speicher aufgenommen werden muß. Alternativ werden Stillstände der Anlage hingenommen. Im Winter reicht die Energie nicht aus. An der Fassade ist es genau umgekehrt. Durch den einstellbaren Winkel der Vollvakuumröhre von z.B. 60° werden im Sommer akzeptable 20 kWh und im Winter 40 kWh pro Tag produziert. Im Sommer wenig, im Winter viel. Genau dieser Umstand macht Fassadenanlagen so interessant.
Eine solarthermische Anlage kann nur so viel thermische Energie erzeugen, wie in den Speicher passt oder verbraucht wird (das gleiche gilt übrigens auch für die Photovoltaik). Ist der Speicher voll, kann die Anlage auch keine Energie mehr erzeugen, sie geht in den Stillstand. Daher sind genügend große Speicher zu verbauen. Halten sich Erzeugung und Verbrauch die Waage, ist alles gut.
Bei heizungsunterstützenden Anlagen ist der Verbrauch im Winter höher als der Ertrag, im Sommer ist es leider umgekehrt. Es herrscht Überschuß.
Bei sommerlichen Brauchwasseranlagen ist die Kollektorfläche viel kleiner ausgelegt, die Erträge werden meist verbraucht. Im Winter reicht die Energie nicht aus. Es herrscht Mangel.
Am effektivsten sind Anlagen, bei denen sich die Erträge und die Verbräuche exakt die Waage halten, wie z.B beim Alm -und Gartenwichtel.
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