Eine der Hauptanwendungen der Solarthermie ist die Erzeugung von Warmwasser. Durch Solarkollektoren wird Sonnenstrahlung in Wärme umgewandelt, wodurch die Temperatur einer Flüssigkeit erhöht wird, die anschließend in verschiedenen Warmwasserverteilungssystemen verwendet wird.
Diese Technologie ermöglicht die Nutzung einer erneuerbaren Energiequelle, um den Verbrauch von Strom oder fossilen Brennstoffen für die Warmwasserbereitung zu senken.
Was ist Brauchwarmwasser?
Warmwasser (BWW) ist für den menschlichen Gebrauch bestimmtes Wasser, das zuvor erhitzt wurde. Es wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt, beispielsweise:
- Sanitäre Nutzungen (Bäder, Duschen etc.).
- Reinigungszwecke (Geschirrspülen, Wäsche waschen usw.).
- Heizsysteme.
Energetisch gesehen macht die Warmwasserbereitung zwischen 25 und 40 % des Energieverbrauchs eines Haushalts aus. Die Gewinnung durch Solarthermie macht elektrische Warmwasserbereiter überflüssig und bietet eine effiziente Alternative zu Wärmepumpen in Heizungsanlagen.
Funktionsweise: Warmwassergewinnung durch Sonnenenergie
Die einfachste Möglichkeit, Warmwasser für den Hausgebrauch zu gewinnen, ist die Nutzung von Solarenergie.
Warmes Wasser kann transportiert werden und ermöglicht somit den Transport von Energie. Das erwärmte Wasser kann in einem gut isolierten Tank gespeichert oder durch einen Heizkreislauf geleitet werden, um ein Haus zu heizen.
Die Grundelemente einer Warmwasseranlage sind:
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Boiler
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Umwälzpumpe
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Rohre
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Durchflussmesser
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Ventile zur Verteilung von Warmwasser an Verbrauchsstellen.
Die Gewinnung von Warmwasser für den Hausgebrauch ist eine der am häufigsten genutzten Anwendungen der Solarthermie. Es ist eine gute Option für Einfamilienhäuser und auch für Wohnanlagen.
Leistung einer Warmwasseranlage
Die Solarleistung wird durch den Winkel bestimmt, den die Sonnenstrahlen im Verhältnis zum Boden bilden. Im Sommer steht die Sonne senkrechter zum Boden als im Winter, daher erhalten wir im Sommer mehr Sonnenstrahlung.
Die zum Erhitzen von Brauchwarmwasser auf eine bestimmte Temperatur erforderliche Energie hängt von der Ausgangstemperatur des Wassers ab. bevor Sie den Kreislauf durchlaufen. Daher wird im Winter, wenn das aus dem Netz kommende Wasser im Allgemeinen kälter ist, mehr Wärmeenergie benötigt als im Sommer.
Solarwarmwasseranlagen erfordern einen Wassertank, sodass das erwärmte Wasser in einem gut isolierten Tank gespeichert wird, bis es verwendet werden kann.
Dies hat im Wesentlichen zwei Gründe:
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Aufgrund der unterschiedlichen Sonneneinstrahlung zu verschiedenen Tageszeiten, ganz zu schweigen von der fehlenden Sonneneinstrahlung in der Nacht und
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Denn wir werden nicht ständig heißes Wasser verwenden, das heißt, die meiste Zeit des Tages verbrauchen wir kein Wasser, aber wenn wir duschen möchten, verbrauchen wir in sehr kurzer Zeit viel heißes Wasser.
Dimensionierung eines Warmwassersystems
Aus wirtschaftlicher Sicht ist es nicht möglich, eine Solarthermieanlage so zu skalieren, dass sie unseren gesamten Warmwasserbedarf das ganze Jahr über deckt. In diesem Fall müsste man über eine deutlich größere Anlage nachdenken, um im Winter eine große Menge an Heizenergie gewinnen zu können.
Eine Lösung wäre, heißes Wasser wegzuschütten und kaltes hinzuzufügen. Dies wäre jedoch sowohl aus Kosten- als auch aus Umweltgründen unvernünftig.
In verschiedenen Ländern gibt es zahlreiche Vorschriften, die die Größe von Solarthermieanlagen zur Warmwasserbereitung regeln. Das Ziel besteht darin, sie für einen angemessenen Verbrauch im Sommer zu bauen und ein Backup-System zu haben, wenn das System die gewünschte Wassertemperatur nicht erreichen kann.
Arten von Warmwassersysteminstallationen
Es gibt zwei Arten von Warmwasseranlagen (oder Heizungen):
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Offene Warmwasseranlagen für den Hausgebrauch. Trinkwasser fließt direkt durch die Solarkollektoren. Dieses System reduziert die Kosten und ist effizienter. In Gebieten mit sehr niedrigen Temperaturen oder hohen Salzkonzentrationen ist es jedoch problematisch.
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Geschlossene Warmwasseranlagen für den Hausgebrauch. Man unterscheidet zwei Systeme: Thermosiphonströmung und Zwangsströmung.
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Sofortsysteme. Diese Systeme erhitzen Wasser bei Bedarf.
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Akkumulatorsysteme. Es ist das am weitesten verbreitete System. Warmwasser wird in Wärmespeichern gespeichert und kann bei Bedarf bereitgestellt werden.