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Welchen Einfluss haben Dachneigung und Himmelsrichtung auf die Effizienz von thermischen Solaranlagen?
05.04.2016, 13:15:00
Es ist im Allgemeinen bekannt, dass eine Solarthermieanlage auf dem heimischen Dach die Kraft der Sonne nutzt um das Brauchwasser zu erwärmen. Dabei erzeugt sie umso mehr thermische Energie, desto länger die Sonneneinstrahlung den Kollektoren zur Verfügung steht. Es ist daher nur logisch die Solarkollektoren der Solarthermie der Sonne nach optimal auszurichten. Doch nicht nur die richtige Himmelsrichtung spielt bei der Installation der Solaranlage eine wichtige Rolle. Der richtige Neigungswinkel der Kollektoren ist ebenfalls nicht zu unterschätzen.
Die Ausrichtung der Solarthermieanlage macht den Unterschied
Wie viel warmes Wasser eine Solarthermieanlage tatsächlich erzeugen kann, hängt natürlich vom Wirkungsgrad der Kollektoren ab. Aber auch die Ausrichtung auf dem Dach spielt eine entscheidende Rolle. Sehr wichtig dabei ist, dass die Sonnenkollektoren so viel Sonnenlicht wie möglich einfangen können und das bestenfalls über eine maximal mögliche Zeit des Tages. Uneingeschränkte und langanhaltende Strahlung verspricht dabei sehr viel Energie für das Warmwasser sowie für die Heizung. Damit eine Solarthermieanlage einwandfrei funktionieren kann und für eine maximale Energieausbeute sorgt, muss auf zwei grundlegenden Parameter bei der Installation von Sonnenkollektoren geachtet werden. Das sind bei dem Installationsort, der Neigungswinkel sowie die Himmelrichtung nach der die Sonnenkollektoren der Solarthermieanlage ausgerichtet werden.
Die Himmelsrichtung
In den meisten Fällen werden Solarthermieanlagen, durch eine Aufdachmontage, auf Schrägdächer montiert. Wer im Begriff ist ein Haus zu bauen, sollte eine Solaranlage schon bei der Planung berücksichtigen und seinen Neubau optimal ausrichten. Dabei gilt zu beachten, dass eine Solarthermie auf dem Dach die größtmögliche Energieausbeute erwirtschaftet, wenn sie nach Süden hin ausgerichtet ist. Aber auch wenn sie nach Süd-West oder Süd-Ost zeigt, erzielt eine Solarthermieanlage 95 Prozent und in Richtung Ost oder West immerhin noch 80 Prozent ihrer Leistung. Eine Ausrichtung der Kollektoren nach Norden hingegen lohnt sich derzeit noch nicht, weil die Solarthermieanlagen momentan noch nicht effizient genug sind.
Dieser Umstand macht es bei Bestandsgebäuden auch etwas schwieriger eine Solarthermieanlage zu installieren. Wenn die Dachfläche des Altbaus nicht den richtigen Himmelsrichtungen entgegenblickt, lohnt sich eine Solarthermieanlage auch nicht für den Haushalt. Anders sieht es bei Flachdächern aus. Hier kann man mithilfe einer Flachdachaufständerung die Ausrichtung der Kollektoren frei gewählt werden.
Eine thermische Solaranlage funktioniert selbst bei diffusen Lichtverhältnissen, welche in Deutschland sogar recht häufig vorkommen. Dabei handelt es sich um von der Erdatmosphäre beeinflusste Sonnenstrahlung wie eine bewölkte Wetterlage, die eine direkte Sonneneinstrahlung auf die Kollektoren verhindern. Hinzu kommt, dass nicht überall in Deutschland die Sonnenstrahlung gleich ist, denn es gibt grundsätzlich einen Nord-Süd-Anstieg mit einem Unterschied von etwa 20 Prozent. Auch regionale Unterschiede wie beispielsweise Küstennähe, Tal- oder Mittelgebirgslage sind bei der Planung einer Solarthermieanlage zu beachten.
Der Neigungswinkel
Um eine maximale Wärmeausbeute der Solarthermie zu erzielen, ist die Neigung der Sonnenkollektoren ebenso wichtig wie die richtige Ausrichtung. Der optimale Aufprallwinkel der Sonneneinstrahlung auf den Kollektor beträgt 90 Grad. Allerdings ist der Sonnenstand nicht um jede Tageszeit gleich und ändert sich zudem auch im Laufe der Jahreszeiten. Außerdem variiert der perfekte Neigungswinkel auch mit dem ausgewählten System einer Solarthermie. 
So entspricht ein Neigungswinkel von 20° bis 50° eine optimale Energieausbeute für die Trinkwassererwärmung. Soll die Energie aber für Trinkwasser und Heizung reichen, ist ein Neigungswinkel von 45° bis 70° zu empfehlen.
Bei Bestandsgebäuden variiert die Dachneigung ebenso wie die Himmelsausrichtung. Ist der Neigungswinkel des Daches zu niedrig, lohnt sich auch hier eine Solarthermieanlage nicht. Liegt dieser bei unter 10 Prozent würde zudem die Selbstreinigung, mithilfe des jährlichen Niederschlags, nicht mehr funktionieren und die Kollektoren würden durch den abgelagerten Schmutz zunehmend erblinden. Aber auch in diesen Fällen kann eine Schrägdachaufständerung Abhilfe schaffen und den optimalen Neigungswinkel bereitstellen. Allerdings sollten sich Hauseigentümer der veränderten Optik des Daches bewusst sein.
Fazit
Für eine maximale Wärmeausbeute, gilt es sowohl die Himmelsrichtung als auch den Neigungswinkel für die Solarthermiekollektoren zu beachten. Zwar kann man, bei ausreichender Dachfläche, den Energieverlust durch die Kollektoranzahl ausgleichen, allerdings kann ein zu hoher Ertrag in den Sommermonaten zur Stagnation führen und die gesamte Anlage beschädigen. Deshalb sollte die Platzierung der Solaranlage schon bei der Planung sorgfältig gewählt werden. Wobei auch eine eventuelle Verschattung durch Nachbargebäude, Schornsteine oder Bäume verhindert werden sollte. Bei schwer einzuschätzenden Lichtverhältnissen kann im Vorfeld auch eine sogenannte Verschattungsanalyse helfen.
Wir lassen unsere Kunden mit der Planung nicht allein. Bei einem persönlichen und unverbindlichen Beratungsgespräch, planen unsere Fachberater für jeden Interessenten eine individuelle Solarthermieanlage, welche auf die persönlichen Bedürfnisse abgestimmt ist. Am besten gleich einen Termin vereinbaren oder den kostenfreien Rückrufservice nutzen.
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