Wie erzeugt man Warmwasser mit Solarenergie? Ratgeber zur Solarthermieanlage

Eine Solarthermieanlage ist ein Gesamtsystem aus Kollektoren, die die Sonneneinstrahlung in Wärme umwandeln, einem Warmwasserspeicher, der diese Wärme speichert, und einem Solarkreis, der beide Komponenten miteinander verbindet. Die Absorberfläche im Kollektor nimmt die Sonnenenergie auf; die Wärme geht auf die durchströmende Wärmeträgerflüssigkeit über und wird mit einer Umwälzpumpe zur Rohrwendel des Speichers transportiert. Die von der Rohrwendel an das Trinkwasser abgegebene Wärme wird im Speicher gespeichert; wenn der Nutzer Warmwasser benötigt, entnimmt er es über die an den Speicher angeschlossenen Leitungen.

Die kurze Antwort auf die Frage, wie eine Solaranlage funktioniert, lautet: Der Differenztemperaturregler schaltet die Pumpe ein, sobald die Kollektoraustrittstemperatur um 5-8 °C über der unteren Speichertemperatur liegt; sinkt diese Differenz auf 2-3 °C, schaltet die Pumpe ab. Dieser Zyklus läuft während der gesamten Sonnenstunden und bringt die Speichertemperatur in den Bereich von 55-80 °C.

Die grundlegende Energiebilanz der Anlage wird durch folgende Formel ausgedrückt: Q_Tag = G × A_Koll × η. Dabei ist G die tägliche Einstrahlung in kWh/m²·Tag, A_Koll die Kollektorfläche in m² und η der optische Wirkungsgrad des Kollektors. Für Istanbul beträgt G im Sommermittel ca. 5,0, im Wintermittel 2,5 und im Jahresmittel 4,2 kWh/m²·Tag. Beim Flachkollektor liegt η bei ca. 0,60-0,68, bei der Vakuumröhre bei 0,68-0,75. Zwei Quadratmeter Vakuumröhrenkollektor erzeugen an einem sonnigen Sommertag in Istanbul 5,0 × 2 × 0,72 = 7,2 kWh Wärme.

Der Flachkollektor ist ein plattenförmiger Wärmeübertrager, der die Wärmeverluste durch eine feststehende Absorberplatte und die Luftschicht zwischen Absorber und Glasabdeckung begrenzt; beim Vakuumröhrenkollektor entfällt dagegen durch das Evakuieren der Luft in jeder Röhre die Wärmebrücke, sodass er bei kaltem Wetter deutlich effizienter ist. Die Wahl zwischen beiden Typen hängt von Klima, Standort und Budget ab.

• Optischer Wirkungsgrad — Flachkollektor: 60-68 %; Vakuumröhre: 68-75 %
• Winterwirkungsgrad (Außentemperatur 0 °C und darunter) — Flachkollektor: Die Wärmeverluste nehmen zu; Vakuumröhre: hoch, keine Luftschicht vorhanden
• Risiko der Überhitzung im Sommer — Flachkollektor: gering bis mittel; Vakuumröhre: hoch, bei Stagnation kann der Kollektor 200 °C überschreiten
• Lebensdauer — Flachkollektor: 20-25 Jahre; Vakuumröhre: 15-20 Jahre, Röhren können brechen
• Kostenpositionen — Flachkollektor: niedrige Anfangsinvestition; Vakuumröhre: 20-40 Prozent höher
• Geeignet für — Flachkollektor: gemäßigtes Klima, ganzjährig sonnige Region; Vakuumröhre: kalte Winter, Region, in der in allen vier Jahreszeiten eine hohe Effizienz gewünscht ist
• Reinigung — Flachkollektor: einmal jährlich die Scheibe abwischen; Vakuumröhre: Staubablagerung in den Röhrenzwischenräumen, vorsichtiges Abbürsten

In einem gemäßigten Küstenklima wie dem von Istanbul reicht der Flachkollektor für die meisten Wohnanwendungen im Hinblick auf das Verhältnis von Kosten und Wirkungsgrad aus. In Regionen mit langen, kalten Wintern wie Ostanatolien und Zentralanatolien erhöht der Vakuumröhrenkollektor den solaren Deckungsgrad dagegen spürbar. Stand 2026 erfordern beide Optionen einen Konformitätsnachweis nach TS EN 12975.

Solarthermieanlagen werden nach ihrer Kreisstruktur in zwei Hauptgruppen unterteilt: den direkten (offenen) und den indirekten (geschlossenen) Kreis. Im offenen Kreis strömt das Trinkwasser direkt durch den Kollektor; im geschlossenen Kreis zirkuliert in der Kollektorleitung eine Frostschutzlösung aus Propylenglykol, und die Wärme wird in der Rohrwendel des Speichers an das Trinkwasser übertragen. In der Türkei ist der geschlossene Kreis in allen Regionen mit Frostgefahr zwingend erforderlich.

Der geschlossene Kreis wird in zwei verschiedenen Ausführungen realisiert. Beim Druckkreis mit Glykol steht die Kollektorleitung dauerhaft unter Druck und enthält 30-40 Prozent Propylenglykol; diese Mischung verhindert das Einfrieren bei -15 °C bis -25 °C. Das Drainback-System hingegen lässt die Wärmeträgerflüssigkeit beim Stillstand der Anlage in einen Auffangbehälter ablaufen; im Kollektor bleibt keine Flüssigkeit zurück, die Gefahr von Frost und Überhitzung entfällt, und Propylenglykol wird nicht benötigt. Vergleich der beiden Systeme:

• Frostschutz — Druckkreis mit Glykol: bis -25 °C; Drainback-System: passiv, im Kollektor bleibt kein Wasser zurück
• Wartung — Druckkreis mit Glykol: alle 2-3 Jahre Kontrolle und Austausch der Glykolkonzentration; Drainback-System: kein Glykol, nur Kontrolle von Pumpe und Ventil
• Überhitzung im Sommer — Druckkreis mit Glykol: Sicherheitsventil und Ausdehnungsgefäß sind kritisch; Drainback-System: Die Flüssigkeit läuft automatisch ab, geringes Risiko
• Komplexität der Installation — Druckkreis mit Glykol: Standardausführung, weit verbreitetes Fachwissen; Drainback-System: zusätzlicher Behälter und Gefälle zum Entleeren, hohe Anforderungen an die Montagegenauigkeit
• Anfangskosten — Druckkreis mit Glykol: niedrig; Drainback-System: aufgrund von Behälter und Spezialpumpe etwas höher
• Lebensdauer der Anlage — Druckkreis mit Glykol: 20 Jahre, wenn der Glykolwechsel regelmäßig erfolgt; Drainback-System: wegen weniger beweglicher Teile potenziell länger

In der Türkei ist der geschlossene Druckkreis mit Glykol die am weitesten verbreitete Ausführung; die Montage ist allgemein bekannt, und die Verfügbarkeit der Ausrüstung ist hoch. Das Drainback-System wird dagegen insbesondere für Regionen mit strengen Winterbedingungen, für Anwender, die Propylenglykol vermeiden möchten, sowie für Anlagen in Gewerbegebäuden mit langen Leerstandszeiten empfohlen.

Der solare Deckungsgrad ist die zentrale Leistungskennzahl und zeigt, wie viel Prozent des jährlichen Warmwasserbedarfs die Solarthermieanlage durch die Sonne deckt. Die Einstrahlungsdaten für Istanbul auf einer nach Süden ausgerichteten, um 35° geneigten Fläche lauten monatsweise: Januar 2,3 kWh/m²·Tag, Februar 3,1, März 4,0, April 4,8, Mai 5,3, Juni 5,8, Juli 6,0, August 5,6, September 4,9, Oktober 3,5, November 2,7, Dezember 2,1 kWh/m²·Tag. Der Jahresmittelwert beträgt ca. 4,2 kWh/m²·Tag. Diese Daten stimmen mit der PVGIS-Datenbank und dem Solarenergie-Potenzialatlas der Türkei überein.

Die Berechnung der Kollektorfläche erfolgt nach der f-Chart-Methode. Täglicher Energiebedarf: Q_Tag = n × V_Person × Cp × (T_Verteilung - T_Netz) / 3600 kWh. Nimmt man für ein Wohngebäude für vier Personen 55 Liter pro Person, eine Verteilungstemperatur von 45 °C und eine Netzeintrittstemperatur von 12 °C im Winter bzw. 18 °C im Sommer an, ergibt sich: Q_Tag = 4 × 55 × 4,18 × (45-12) / 3600 ≈ 8,4 kWh/Tag. Berechnung der Kollektorfläche: A = Q_Tag / (G × η) = 8,4 / (4,2 × 0,65) ≈ 3,1 m², bezogen auf den Jahresmittelwert. Bei einem angestrebten solaren Deckungsgrad von 65-70 Prozent ist für ein Wohngebäude für vier Personen die Wahl von 3,5-4,0 m² Flachkollektor angemessen.

In Istanbul liegt der jährliche solare Deckungsgrad bei einer gut ausgelegten Anlage bei 65-75 Prozent. In unseren Projekten in Kadıköy erreicht eine auf nach Süden ausgerichteten Dachflächen installierte Flachkollektoranlage mit 4 m² im Sommer einen Deckungsgrad von 95-100 Prozent, im Winter von 35-50 Prozent. Diese Werte wurden mit Aufzeichnungsdaten des Reglers bestätigt und stimmen mit den Auslegungsberechnungen überein.

Der Deckungsgrad lässt sich auf folgende Weise erhöhen: die Kollektorfläche vergrößern (der direkteste Weg, bringt aber Überhitzung im Sommer mit sich), das Speichervolumen erhöhen (die Wärme länger speichern), den optischen Wirkungsgrad des Kollektors verbessern (selektive Beschichtung und Antireflexglas), die Rohrdämmung verbessern und das Nutzerverhalten ändern (intensive Warmwassernutzung auf die Nachmittags- und Abendstunden verlagern). Dieser letzte Punkt ist die wirksamste Optimierung, die keine Kosten verursacht.

Die Auswahl des Solarspeichers richtet sich nach dem täglichen Volumenbedarf und der Speichergröße. Als Standardregel gelten 50-70 Liter Fassungsvermögen pro Person; bei großer Kollektorfläche und der Erwartung von zwei aufeinanderfolgenden sonnenlosen Tagen wird dieser Wert auf 80-100 Liter erhöht. Wird der Speicher zu klein gewählt, ist der Kollektor schnell gesättigt, die Temperatur der Wärmeträgerflüssigkeit steigt rasch an und das Sicherheitsventil spricht an; wird er zu groß gewählt, nehmen die Wärmeverluste zu und der solare Deckungsgrad sinkt, da eine niedrige Anfangstemperatur eine längere Aufheizdauer durch den Kollektor bedeutet.

Die Schritte zur Auswahl eines Solarspeichers für ein Wohngebäude für vier Personen laufen wie folgt ab. Erster Schritt, tägliches Volumen: 4 × 60 = 240 Liter. Zweiter Schritt, Speicherfaktor: 1,0 für einen sonnenlosen Tag, 1,5 für zwei sonnenlose Tage; aus Komfortgründen werden 300 Liter bevorzugt. Dritter Schritt, Rohrwendelfläche: Im geschlossenen Kreis wird empfohlen, dass die Wärmeübertragungsfläche der Rohrwendel das 0,8- bis 1,0-Fache der Kollektorfläche beträgt; für 3,5 m² Kollektor sind das mindestens 2,8 m² Rohrwendelfläche. Vierter Schritt, Wärmeverluste: Ein Speicher mit 60 mm PUR-Schaumdämmung verliert bei 60 °C in 24 Stunden ca. 2-3 kWh Wärme, und dieser Verlust fließt in die Energiebilanz der Anlage ein.

Ein Solarspeicher mit zwei Rohrwendeln enthält im Unterschied zum Standardspeicher mit einer Rohrwendel eine untere Rohrwendel für den Kollektorkreis und eine obere Rohrwendel für die Zusatzheizung. Solange die Sonne ausreicht, arbeitet nur die untere Rohrwendel; reicht sie nicht aus, heizt die Zusatzheizung den oberen Bereich, ohne dass der gesamte Speicher erneut erwärmt werden muss. Alle Einzelheiten zur Auswahl des Solarspeichers finden Sie in unserem verwandten Artikel. (Details: Wie wählt man einen Solarspeicher aus? Berechnung von Rohrwendel und Speichervolumen)

Bei der Wahl des Speichermaterials stellt sich häufig die Frage emailliert oder Edelstahl. Da das Speicherwasser in Solaranlagen regelmäßig über 60 °C erwärmt wird, sind beide Materialien geeignet. Bei emaillierten Speichern ist ein Anodenschutz unerlässlich, und die Anode wird alle 2-3 Jahre kontrolliert; bei Edelstahlspeichern entfällt diese Wartung, die Anfangskosten sind jedoch höher. Einen Vergleich der Speichermaterialien finden Sie in unserem entsprechenden Artikel. (Details: Emaillierter oder Edelstahl-Warmwasserspeicher? Welcher hält länger?)

Die Umwälzpumpe des Solarkreises ist eine Komponente, die die Wärmeträgerflüssigkeit in der Kollektorleitung zur Rohrwendel des Speichers fördert und während der Sonnenstunden intermittierend arbeitet. Sie unterscheidet sich von der Umwälzpumpe eines üblichen Heizkreises dadurch, dass sie eine hohe Temperaturbeständigkeit und für die Flüssigkeit des geschlossenen Kreises geeignete Werkstoffe erfordert. Pumpengehäuse und Dichtungen müssen für den Betrieb bei mindestens 130 °C geeignet sein; in Solarkreisen kann die Flüssigkeit mittags 90-110 °C erreichen.

Für die Berechnung des Volumenstroms gilt die vom Kollektorhersteller empfohlene Regel von 0,5-1,0 Litern/Minute pro m². Für 4 m² Kollektor beträgt der Volumenstrom 2-4 Liter/Minute, also 0,12-0,24 m³/h. Die Förderhöhe setzt sich aus dem senkrechten Abstand zwischen Kollektor und Speicher plus allen Rohr- und Armaturenverlusten zusammen; bei einer typischen Wohnanwendung mit 2-3 Geschossen liegt sie zwischen 2-4 mWS. Eine kleine Nassläufer-Umwälzpumpe mit einem EEI-Wert unter 0,23 reicht für diesen Bereich aus.

Beim Drainback-System ist die Pumpenauswahl noch kritischer: Die Pumpe muss die Flüssigkeit nicht nur in den Kollektor drücken, sondern auch die Luft im oberen Hohlraum des Auffangbehälters komprimieren. Deshalb wird für Drainback keine übliche Niederdruckpumpe gewählt, sondern ein Typ, den der Hersteller als Drainback-tauglich freigegeben hat. Für den sicheren Betrieb des Solarkreises bei hohen Temperaturen finden Sie Informationen zur richtigen Pumpenauswahl in unserem Ratgeber zur Auswahl von Umwälzpumpen. (Details: Auswahl der Umwälzpumpe)

Der thermostatische Mischer ist ein unverzichtbares Sicherheitsbauteil der Solaranlage. In Solarspeichern wird die Speichertemperatur zur Legionellenvorbeugung über 60 °C gehalten; erreicht Wasser mit dieser Temperatur jedoch den Wasserhahn, verursacht es innerhalb von 5-6 Sekunden schwere Verbrühungen. Der Mischer mischt dem heißen Wasser am Speicheraustritt Kaltwasser aus dem Netz bei und sorgt so in der Verteilleitung für eine konstante, sichere Temperatur zwischen 38-45 °C.

Der thermostatische Mischer Caleffi 3/4 Zoll ist für Solaranlagen mit einstellbarem, verchromtem Gehäuse ausgelegt. Technische Daten: Anschlussdurchmesser 3/4 Zoll, Außengewinde mit Verschraubung, maximaler Betriebsdruck 14 bar, maximale Eintrittstemperatur 100 °C, Temperatureinstellbereich 30-65 °C und Kv-Wert 2,6 m³/h. Der Solarmischer von Caleffi liefert in Solaranwendungen selbst dann Wasser unter 45 °C an den Wasserhahn des Nutzers, wenn die Speicheraustrittstemperatur 70 °C überschreitet. Mit einem Kv-Wert von 2,6 m³/h bewältigt der Caleffi-Mischer die Warmwasser-Volumenströme eines Wohngebäudes für vier Personen problemlos. (Details: https://www.pomeka.com/caleffi-34-termostatik-karisim-vanasi-gunes-enerjisi)

Die Montageregeln lauten wie folgt: Die Richtungen von Warmwassereintritt, Kaltwassereintritt und Mischwasseraustritt müssen mit den Pfeilen auf dem Gehäuse übereinstimmen; der Mischer muss am Speicheraustritt hinter dem Kaltwasseranschluss und am Anfang der Verteilleitung angeordnet werden; die Austrittstemperatur muss mit einem Thermometer überprüft und die Einstellschraube durch Sichern fixiert werden. Das verchromte Gehäuse des thermostatischen Mischers von Caleffi ist beständig gegen feuchte und dampfhaltige Umgebungen; bei sichtbarer Montage im Rohrleitungsverlauf ist er sowohl ästhetisch als auch sicherheitstechnisch die richtige Wahl. Zur Funktionsweise und zu den Anwendungen des thermostatischen Mischers finden Sie weitere Informationen in unserem verwandten Artikel. (Details: Was ist ein thermostatischer Mischer? Die 60-°C-Regel beim Warmwasserspeicher und das Verbrühungsrisiko)

Legionella pneumophila ist ein Bakterium, das sich im Bereich von 20-50 °C rasch vermehrt und bei 60 °C innerhalb weniger Minuten abzusterben beginnt. Solarspeicher sind besonders gefährdet; an bewölkten Tagen kann die Speichertemperatur auf 45 °C sinken und damit ideale Bedingungen für das Bakterienwachstum schaffen. Die Norm TS EN 806-3 sieht vor, dass die Speichertemperatur in Warmwassersystemen nicht unter 60 °C fallen darf.

Es gibt zwei Möglichkeiten, diese Regel in der Solaranlage umzusetzen. Erstens wird die Zusatzheizung zugeschaltet, sodass die Speichertemperatur auf 60 °C ergänzt wird. Zweitens führt der Regler einmal pro Woche automatisch einen Pasteurisierungszyklus bei 60 °C durch; dieser Zyklus wird so programmiert, dass er in den Nachtstunden oder in einer Zeit geringer Nutzung läuft, und stellt sicher, dass der gesamte Speicher 60 °C erreicht. Nach diesen beiden Maßnahmen ist ein thermostatischer Mischer zwingend erforderlich, um das aus dem Speicher austretende Wasser hoher Temperatur auf eine sichere Temperatur abzusenken. Einzelheiten zur Legionellengefahr im Speicher und zu Vorbeugemaßnahmen finden Sie in unserem entsprechenden Artikel. (Details: Was ist die Legionellengefahr im Warmwasserspeicher? Wie heiß muss das Warmwasser gehalten werden?)

Auch Urlaubs- und längere Leerstandszeiten bergen Legionellenrisiken. Bei einem im Sommerurlaub geschlossenen Wohngebäude sorgt die Solaranlage dafür, dass die Speicher bis auf 80 °C aufgeheizt werden, und aus Legionellensicht entsteht kein Problem; wird das Haus jedoch wieder geöffnet, ist es aus hygienischen Gründen angebracht, den ersten Wasserhahn einige Sekunden laufen zu lassen, bis das in den Verteilrohren angesammelte lauwarme Wasser abgeflossen ist.

Im geschlossenen Glykolkreis nimmt das Volumen zu, wenn sich die Kollektorflüssigkeit erwärmt; das Bauteil, das diese Zunahme aufnimmt, ist das Ausdehnungsgefäß. Das Sicherheitsventil ist dagegen die letzte Verteidigungslinie, die den Kreis bei Überdruck schützt. Im Solarkreis sind diese beiden Bauteile besonders kritisch, weil sich der Kollektor im Stagnationszustand, also bei stillstehender Pumpe, auf bis zu 200-250 °C erhitzen kann und der Druck stark ansteigt.

Berechnung des Ausdehnungsgefäßvolumens: V_Gefäß = V_Kreis × α / (1 - P_Vor / P_Ansprech). Dabei ist V_Kreis das gesamte Flüssigkeitsvolumen, α der Ausdehnungskoeffizient der Glykollösung (30 Prozent Propylenglykol, bei 80 °C ca. 0,045), P_Vor der Vordruck des Gefäßes in bar absolut, P_Ansprech der Ansprechdruck des Sicherheitsventils in bar absolut. Für einen geschlossenen Solarkreis wird das Sicherheitsventil in der Regel mit 6 bar gewählt. Bei 5 Litern Rohrvolumen beträgt das Gefäßvolumen ca. 2-3 Liter. Einzelheiten zur Berechnung finden Sie in unserem Ratgeber zum Ausdehnungsgefäß. (Details: Berechnung des Ausdehnungsgefäßes)

Die Berechnung des Ausdehnungsgefäßes unter Berücksichtigung des Stagnationszustands fällt anders aus: Die Volumenzunahme, die entsteht, wenn die Flüssigkeit im Kollektor bei 200 °C verdampft, ist 3-5-mal größer als die Ausdehnung im Normalbetrieb. Deshalb kommt ein eigens für den Solarkreis vergrößertes Ausdehnungsgefäß infrage, und um das Verdampfen des Wassers in den Kollektorleitungen zu begrenzen, kann die Heatpipe-Technologie (Heat Pipe) bevorzugt werden. Ein Ausdehnungsgefäß für Standard-Heizungsanlagen kann im Solarkreis nicht verwendet werden; erforderlich sind eine hochtemperaturbeständige Membran und ein Behältergehäuse, die speziell für Solaranlagen ausgelegt sind. Zur Auswahl des Sicherheitsventils sehen Sie sich unseren Ratgeber zum Sicherheitsventil an. (Details: Was ist ein Sicherheitsventil? Wo werden Sicherheitsventile mit 3 bar, 6 bar und 10 bar eingesetzt?)

Der Ansprechdruck des Sicherheitsventils wird mindestens 0,5 bar über dem Betriebsdruck und so gewählt, dass die PN-Grenze von Rohr und Behälter nicht überschritten wird. In Solarkreisen gelten 6 bar als Standard. Der Ventilaustritt muss an eine offene Ablaufleitung angeschlossen werden; besteht die Gefahr einer Rückströmung, wird ein Rückschlagventil ergänzt. Der Vordruck des Ausdehnungsgefäßes muss bei kalter Anlage gemessen und einmal jährlich geprüft werden.

Der Solarregler arbeitet nach dem Prinzip des Differenzthermostats: Er misst die Differenz zwischen der Kollektoraustrittstemperatur und der unteren Speichertemperatur und schaltet die Pumpe ein und aus. Liegt die Kollektortemperatur um 5-8 °C über der unteren Speichertemperatur, läuft die Pumpe; sinkt die Differenz auf 2-3 °C, schaltet die Pumpe ab. Wird die Differenzschwelle zu eng gewählt, läuft die Pumpe unnötig oft; wird sie zu weit gewählt, verzögert sich der Wärmegewinn und fällt geringer aus.

Moderne Regler bieten zusätzliche Funktionen: Begrenzung der maximalen Speichertemperatur (in der Regel 80-90 °C), Überhitzungsschutz (überschreitet der Kollektor 130 °C, läuft die Pumpe zwangsweise und führt die Wärme nach außen statt in den Speicher ab), wöchentlicher Legionellen-Pasteurisierungszyklus und Regelung der Zusatzheizung. Der Kollektorsensor muss am Absorberaustritt, der Speichersensor im unteren Bereich des Speichers montiert werden. Eine falsche Positionierung der Sensoren führt zu Wirkungsgradverlusten der Anlage von 10-20 Prozent.

Modelle, die Reglerdaten aufzeichnen und sich mit dem Smartphone verbinden lassen, ermöglichen die Überwachung der tatsächlichen Leistung der Anlage. Der durchschnittliche wöchentliche Energieertrag, die Betriebsstunden der Pumpe und das Temperaturprofil des Speichers werden anhand dieser Daten verfolgt; die monatliche Energieüberwachung erlaubt es Ihnen, den tatsächlichen solaren Deckungsgrad Ihrer Anlage zu dokumentieren, und hilft, Wartungsbedarf frühzeitig zu erkennen.

Propylenglykol ist wegen seines sicheren Frostschutzes und seiner Eigenschaft als Korrosionsinhibitor die bevorzugte Standard-Wärmeträgerflüssigkeit für Solarkreise. Im Vergleich zur Alternative Ethylenglykol ist es aufgrund geringer Toxizität und Lebensmittelzertifizierung sicherer; bei langem Kontakt mit Kupferrohren ist jedoch die Überwachung des pH-Werts unerlässlich, andernfalls setzt Kupferkorrosion ein.

Der Wartungsplan für den Propylenglykol-Solarkreis sollte wie folgt aussehen: einmal jährlich Konzentrationsmessung und pH-Kontrolle; alle zwei bis drei Jahre vollständige Erneuerung. Hat sich die Farbe von Gelb nach Braun verändert, ist der pH-Wert unter pH 7 gefallen oder erfüllt die Konzentration die gewünschte Frostschutzgrenze nicht mehr, ist ein Glykolwechsel zwingend. Gebrauchtes Glykol muss über einen zugelassenen Entsorgungsweg für Abfälle entsorgt und darf nicht in die Kanalisation geleitet werden.

Die Konzentrationsmessung erfolgt mit einem Refraktometer; ein Refraktometer ist kein teures Gerät und liefert vor Ort innerhalb einer Minute ein Ergebnis. Die Zielkonzentration beträgt für das Klima in Istanbul in der Regel 30-35 Prozent Propylenglykol; diese Konzentration bietet Frostschutz bis -15 °C. Die Kollektorleitung auf dem Dach, der kälteste Bereich der Anlage, ist niedrigeren Temperaturen ausgesetzt als die Flüssigkeit im Speicher; daher muss die Glykolkonzentration nach der Frostgefahr am Kollektorstandort festgelegt werden. Bei der Wartung im Frühjahr wird das Mischungsverhältnis des Propylenglykols kontrolliert und damit die Vorbereitung auf den Winter abgeschlossen; wird dieser Schritt ausgelassen, führt ein Frostschaden am Kollektor zum Stillstand der gesamten Anlage.

Ausrichtung und Neigung des Kollektors beeinflussen die jährliche Energieerzeugung der Anlage unmittelbar. Die ideale Lage ist Südausrichtung und 30-40° Neigung; in realen Projekten setzen Dachneigung und Windlast Grenzen. Eine Abweichung von ±30° aus der Südrichtung senkt die Jahreserzeugung um 5-10 Prozent; dieser Verlust lässt sich durch eine etwas größere Kollektorfläche ausgleichen. Bei nach Osten oder Westen ausgerichteten Dächern wird die Einstrahlung am Morgen oder Nachmittag durch eine größere Kollektorneigung optimiert; da die Ostausrichtung mit den morgendlichen Duschzeiten zusammenfällt, ist sie für Wohngebäude akzeptabel.

Eine Verschattungsanalyse ist ebenfalls zwingend. Es wird am kürzesten Tag des Jahres geprüft, ob Hindernisse wie Nachbargebäude, Schornsteine oder Dachvorsprünge am Morgen und Nachmittag Schatten auf den Kollektor werfen. Zur Wintersonnenwende steht die Sonne in Istanbul im Durchschnitt 30-35° über dem Horizont; für eine effiziente Winterleistung ist bei diesem Winkel eine mindestens 4-5 Stunden lang schattenfreie Fläche erforderlich. Bei der Montage des Kollektors auf dem Dach ist auch die Windlastberechnung zu berücksichtigen; nach den türkischen Normen werden Anzahl der Befestigungen und Profilquerschnitte entsprechend der Dachlage und der regionalen Windgeschwindigkeit festgelegt. Rohre und Verbindungselemente für Kollektoren gehören zu unseren Produkten der Installationstechnik. (Details: Installationstechnik)

Die Zusatzheizung ist das unterstützende System, das an Tagen mit unzureichender Sonneneinstrahlung den Warmwasserbedarf ergänzt. Die beiden gängigsten Optionen sind der elektrische Heizstab und die obere Rohrwendel mit Anschluss an die Kombitherme oder den Heizkessel. Der elektrische Heizstab ist einfach, hat niedrige Anfangskosten und lässt sich leicht regeln; die an die Kombitherme angeschlossene Rohrwendel arbeitet dagegen unter Nutzung der vorhandenen Erdgasinfrastruktur mit geringeren Betriebskosten.

Die Leistung des elektrischen Heizstabs wird so gewählt, dass er 80 Prozent der Tageslast in 2-3 Stunden erwärmt. Für ein Wohngebäude für vier Personen, 250 Liter von 15 °C auf 60 °C: Q = 250 × 1,163 × (60-15) / 1000 ≈ 13,1 kWh. Mit einem Heizstab von drei kW ist dies in 4,4 Stunden, mit sechs kW in 2,2 Stunden erledigt. Der elektrische Heizstab im Speicher muss den Normen TS EN 60335-2-21 entsprechen.

Bei der Lösung mit an die Kombitherme angeschlossener Rohrwendel genügt es, die obere Rohrwendel des Speichers an die Vorlaufleitung der Kombitherme anzuschließen; in dieser Konfiguration heizt der Regler der Kombitherme die Rohrwendel, wenn die Speichertemperatur unter 55 °C fällt, und schaltet ab, sobald 65 °C erreicht sind. Da diese Lösung die vorhandene Erdgas- oder Flüssigbrennstoff-Infrastruktur nutzt, erfordert sie keinen separaten Stromanschluss und arbeitet in sonnenlosen Zeiten mit dem Wirkungsgrad des Kessels. Das Auswahlkriterium lautet: Der Jahresbeitrag der Solaranlage hängt von der Kollektorfläche ab; die Szenarien kleiner Kollektor + elektrische Unterstützung und großer Kollektor + Unterstützung durch Kombitherme sollten anhand der berechneten jährlichen Betriebskosten verglichen werden.

Die Amortisationszeit einer Solaranlage hängt von den Kostenpositionen der Installation, den jährlichen Energieeinsparungen und dem lokalen Energiepreis je Einheit ab. Beim Umstieg von elektrischer Heizung ist die jährliche Einsparung im Vergleich zu Erdgas höher, sodass die Amortisationszeit bei 5-8 Jahren liegt. Beim Umstieg von Erdgasheizung schwankt sie zwischen 8-12 Jahren. Berücksichtigt man die Kollektorlebensdauer der Anlage von 20-25 Jahren, ist der Netto-Energieertrag positiv; staatliche Anreize und Förderungen für erneuerbare Energien können diese Zeit noch weiter verkürzen. Die jährliche Energieeinsparung berechnet sich aus dem Produkt von solarem Deckungsgrad der Anlage und jährlicher Warmwasserlast insgesamt (kWh) sowie dem Energiepreis je Einheit; diese Berechnung vor der Installation durchzuführen ist wertvoll, um die Investitionsentscheidung auf ein solides Fundament zu stellen.

Die vollständige Antwort auf die Frage, was ein Drainback-System ist, lautet: Ein Drainback-System (System mit Entleerung) ist ein Konzept für Solarthermieanlagen, bei dem die Flüssigkeit im Kollektor beim Stillstand der Solarkreispumpe durch die Schwerkraft nach unten abläuft und sich in einem geschlossenen Auffangbehälter im Gebäude sammelt. Da keine Flüssigkeit im Kollektor verbleibt, entfallen sowohl die Frost- als auch die Stagnationsgefahr grundlegend; zudem fallen, da kein Propylenglykol erforderlich ist, keine Kosten für die jährliche Inhibitorüberwachung und den regelmäßigen Glykolwechsel an.

Der Betriebszyklus des Drainback-Systems sieht so aus: Stellt der Regler im Kollektor ausreichend Wärme fest, läuft die Pumpe an; der Hohlraum im Kollektor füllt sich mit Wasser, und das erwärmte Wasser wird zur Rohrwendel des Speichers transportiert. Erkennt der Regler, dass die Sonne nicht ausreicht, stoppt die Pumpe; die Flüssigkeit läuft durch die Schwerkraft in den Auffangbehälter ab, und der Kollektor bleibt vollständig trocken. Dieser Mechanismus bietet eine natürliche Absicherung gegen Nachtfröste, lange Urlaubsabschaltungen und Stagnationszustände.

Die Montagebedingungen des Drainback-Systems sind anspruchsvoller als die eines üblichen Drucksystems. Die gesamte Rohrleitung vom Kollektor bis zum Auffangbehälter muss mit einem Gefälle von mindestens 2 Prozent verlegt werden, also mit einem Gefälle von mindestens 20 mm pro 1 m horizontaler Länge; andernfalls wird die Entleerung nicht abgeschlossen, und beim nächsten Betrieb läuft die Pumpe mit Luft im Kreis. Außerdem muss die Pumpe die Leistung haben, sowohl das Hochdrücken des Wassers als auch die Kompression des Luftvolumens im Behälter zu bewältigen; ein Teil der üblichen kleinen Nassläuferpumpen erfüllt diese Bedingung nicht. Für die richtige Pumpenauswahl sehen Sie sich unseren Ratgeber an. (Details: Wie wählt man eine Umwälzpumpe aus? Was bedeuten 25/4, 25/6, 25/8?)

Bei der Wahl des Rohrmaterials im Solarkreis ist Vorsicht geboten; Standard-PVC- und PP-Rohre halten den hohen Temperaturen des Solarkreises (90-130 °C) nicht stand. Kupferrohr ist weit verbreitet und kostengünstig; es muss nachweislich mit Propylenglykol verträglich sein, und Ethylenglykol darf nicht verwendet werden. Edelstahlrohr ist langlebig, aber teuer.

Die Dämmung der Außenleitungen erfolgt mit UV-beständigem EPDM oder geschlossenzelligem Kautschukschaum vom Typ Armaflex; eine UV-beständige Außenummantelung ist zwingend, andernfalls verschlechtert sich die Dämmung in 2-3 Jahren. Die Dämmdicke muss bei den Innenleitungen des Solarkreises mindestens 20 mm, bei den Außenleitungen mindestens 30-40 mm betragen. Jeder 1 mm fehlende Dämmung erhöht den Energieverlust je nach Jahreszeit um 3-5 Prozent.

Auch Fittings und Dichtungen müssen aus hochtemperaturgeeignetem Material gewählt werden; im Solarkreis werden anstelle von Standard-NBR-Dichtungen EPDM oder PTFE bevorzugt. Bei Rohrverbindungen können Löten, Pressen oder Schraubverbindungen verwendet werden; bei Schraubverbindungen sollten anstelle von Teflonband hitzebeständige Dichtpaste oder PTFE-Band bevorzugt werden, da Teflonband bei langfristig hoher Temperatur aushärten und Undichtigkeiten verursachen kann.