Mehr Sonnenstunden auf der Uhr - Solarthermie in Mehrfamilienhäusern

Chemnitz und Erlangen - Solarertragserhöhung für Mehrfamilienhäuser

Die Mietshäuser in der Chemnitzer Walter-Oertel-Straße und in Erlangen, Mainstraße sind typische Sanierungsprojekte zur Energieeinsparung im Bestand. Die Satteldächer mit großen Flächen nach Süden rufen förmlich nach Solarkollektoren. Wer aber glaubt, die Sonne werde einen Teil des Energiebedarfs von allein decken, wird schnell eines besseren belehrt. Damit sich die Investition in Solarthermie lohnt, braucht es ein durchdachtes Gesamtsystem.

Herausforderungen

Mit Sonnenenergie soll an beiden Orten eine maximale Energieeinsparung erreicht werden. Die Gebäude bieten zwar gute Voraussetzungen für die Montage und Ausrichtung von Solarkollektoren. Die zu erwartende Ausbeute ist aber regional bedingt begrenzt. Überschüsse aus sonnigen Perioden sollen daher zu späterer Zeit nutzbar gemacht werden. Unterschiedliche Präferenzen für die Trinkwassererwärmung – zentral in Chemnitz und dezentral in Erlangen – müssen außerdem berücksichtigt und zuverlässig eingebunden werden

„Der Jahreswärmebedarf wird zu ca. 25 Prozent durch Solar und Solarertragserhöhung abgedeckt.“ Projektbeschreibung der B&O Wohnungswirtschaft - Chemnitz

Lösungen

Für die zentrale Energieerzeugung der Mehrfamilienhäuser befinden sich Gasbrennwertgeräte im Einsatz, die durch Solarkollektoren unterstützt werden. Bis hierher ist das Stand der Technik. Die Solarertragserhöhung steigert den Wirkungsgrad der Solaranlagen allerdings enorm. Der Effekt ist in etwa so, als stünden die Gebäude nicht in Sachsen und Franken sondern am Mittelmeer. Die Sonne „scheint“ rechnerisch ein Drittel mehr – nur leider nicht auf dem Balkon.

„Ein Drittel mehr Solarertrag ist in unseren Breiten machbar.“ PEWO Energietechnik GmbH.

Abb.: Im engen Zusammenspiel vom Keller bis zum Dach: PEWO Wärmeverteilsysteme, wie hier in Erlangen, sind modular aufgebaut. Die Solarstation pewoLoad S mit Solarertragserhöhung steht rechts im Bild

So funktioniert es in Chemnitz

Für die zentrale Wärmeenergieversorgung der 20 Wohneinheiten arbeitet ein multivalentes System. Die Solarkollektoren dienen der Trinkwarmwasserbereitung und Heizungsunterstützung. Können die Solarkollektoren – gerade in den Übergangsjahreszeiten – nicht die benötigte Wärmeleistung in der gewünschten Vorlauftemperatur liefern, wird die solare Wärmeenergie auf einem niedrigen Temperaturniveau in einem speziellen Pufferspeicher eingelagert. Diese Wärmeenergie wird von der zentralen Frischwasserstation zur Vorerwärmung des Trinkwassers genutzt. Der Inhalt des Pufferspeichers dient weiterhin als Wärmequelle für eine Hochtemperatur-Wärmepumpe. Erst wenn die Sollwerte unterschritten werden, wird das Gasbrennwertgerät zugeschaltet.

Abb.: Solarertragserhöhung mit PEWO-Technik (Angaben für Chemnitz: jährlich laut B&O-Projektbeschreibung, Angaben für Erlangen: lang - fristiges Monitoring im Zeitraum 10/2009 bis 07/2012

So löst Erlangen sein Sonnenproblem

An die zentrale Energieerzeugung sind zwei Mehrfamilienhäuser mit 27 Wohneinheiten angeschlossen. Eingesetzt werden auch hier Solarkollektoren und ein Gasbrennwertgerät. Ähnlich wie in Chemnitz werden Kollektortemperaturen von 8-45 °C mit Hilfe einer Wärmepumpe auf das Heiztemperaturniveau (50-55°C) angehoben. Niedertemperaturen des Solarkollektors werden in den sogenannten Saisonspeicher eingelagert und bei Bedarf durch die Wärmepumpe in den Hochtemperaturspeicher geschichtet. Allerdings kommt das Trinkwasser erst an der Wohnung ins Spiel. Es wird dezentral für jede Wohneinheit im Durchflussprinzip erwärmt.

Wohnungsstationen, wie im Erlanger Beispiel, bieten neben maximaler Trinkwasserhygiene weitere Vorteile: Wärmemengenzähler erlauben die genaue Erfassung und Abrechnung des Energiebedarfs jeder Mietwohnung. Der Aufwand für Zirkulationsleitungen, Umwälzpumpen und deren Strombedarf entfällt. Voraussetzung für den effizienten Betrieb beider Anlagen sind übrigens minimale Vor- und Rücklauftemperaturen, weshalb unter anderem die Flächenheizkörper richtig dimensioniert sein müssen. Bei Systemtemperaturen Vorlauf/Rücklauf von 55/45 °C werden ideale Voraussetzungen für eine effektive Brennwertnutzung geschaffen. Außerdem kann die Solarenergie bei niedrigen Systemtemperaturen „früher“ in den Vorlauf der Heizung eingespeist werden. Die Einbindung der Solaranlage in den Rücklauf hätte eine Rücklauftemperaturanhebung zur Folge und würde den Brennwerteffekt vermindern.

An beiden Anlagen lässt sich nachweisen, dass Monitoring und nachträgliche Eingriffe in die Regelung die positiven Effekte noch verstärken. Beide Systeme sind dafür mit PEWO-Gebäudeleittechnik ausgestattet, die sich von jedem Internetbrowser beobachten lässt und Anpassungen zu jeder Zeit und per Mausklick ermöglicht.

Abb.: Anlagenschema für das Fallbeispiel Erlangen - mit Wohnungsstationen und dezentraler Trinkwassererwärmung für 27 Wohnungen