Bei der aktiven Solarheizung handelt es sich um ein System, das die Sonnenenergie mithilfe technischer Geräte, beispielsweise Sonnenkollektoren, nutzt, um sie in nutzbare Wärme in einem Gebäude umzuwandeln. Im Gegensatz zur passiven Solarheizung, die auf architektonischem Design und Materialien basiert, die das Sonnenlicht auf natürliche Weise nutzen (z. B. nach Süden ausgerichtete Fenster und Wärmedämmung), nutzt die aktive Solarheizung Technologie zur Erfassung und Übertragung von Solarenergie in den Wohnraum.
Ein typisches Beispiel für aktive Solarheizung ist ein Sonnenkollektor, der Sonnenstrahlung absorbiert und an eine Wärmeflüssigkeit (wie Wasser oder Luft) überträgt, die dann verteilt wird, um ein Gebäude zu heizen oder Warmwasser bereitzustellen. Aktive Systeme können Pumpen, Lüfter und Steuerungen zur Regulierung der Wärmeübertragung umfassen.
Die Hauptunterschiede zwischen aktiver und passiver Solarheizung sind der Bedarf an technischen Komponenten in aktiven Systemen und deren höherer Wirkungsgrad, da sie eine genauere Steuerung der eingefangenen Solarenergie ermöglichen. Im Gegensatz dazu beruht die passive Solarheizung hauptsächlich auf der Gebäudegeometrie und den Materialien, um Sonnenenergie auf natürliche Weise zu nutzen.
Definition von Solarheizung
Solarthermie nutzt die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in Wärmeenergie. Auf der anderen Seite gibt es die Photovoltaik-Solarenergie, die Sonnenlicht in Strom umwandelt. Anschließend kann das System den in den Photovoltaik-Panels erzeugten Strom mithilfe von Wärmepumpen in Wärmeenergie umwandeln.
Auch für die Warmwasserbereitung werden thermische Solarpaneele eingesetzt.
Aktiver Solarheizbetrieb
Beim Betrieb einer aktiven Solarheizung werden spezielle Systeme und Komponenten eingesetzt, um Sonnenenergie einzufangen und in Wärme umzuwandeln, die dann zur Beheizung von Räumen oder Wasser verteilt wird.
Der grundlegende Betriebsablauf wird im Folgenden beschrieben:
- Solarenergiegewinnung : Das aktive Solarheizsystem besteht aus Solarkollektoren, die in Bereichen installiert werden, die direktem Sonnenlicht ausgesetzt sind, wie z. B. Dächern oder freistehenden Strukturen. Diese Kollektoren sollen Sonnenstrahlung absorbieren und in Wärme umwandeln.
- Wärmeübertragung : Im Inneren der Sonnenkollektoren gibt es Rohre oder Kanäle, durch die eine Wärmeübertragungsflüssigkeit zirkuliert, bei der es sich im Allgemeinen um eine Mischung aus Wasser und Glykol handelt (um in kalten Klimazonen ein Einfrieren zu vermeiden). Wenn die Sonnenstrahlung auf die Kollektoren trifft, erwärmt sich die Wärmeträgerflüssigkeit.
- Wärmespeicherung : Die heiße Wärmeträgerflüssigkeit wird zu einem Wärmespeichersystem, beispielsweise einem Wärmetank oder Akkumulator, geleitet. In diesem Speicher wird Wärme zur späteren Nutzung gespeichert, so dass auch nachts oder an bewölkten Tagen Wärme zur Verfügung steht.
- Wärmeverteilung : Gespeicherte Wärme wird je nach Anwendung zum Erhitzen von Wasser oder Luft verwendet. Bei Warmwasserbereitungsanlagen wird die heiße Wärmeträgerflüssigkeit durch einen Wärmetauscher geleitet, der die Wärme an das Trinkwasser oder die Hausheizung überträgt. Bei Luftheizungssystemen wird Wärme zum Erwärmen der Luft verwendet, die dann über Kanäle oder Heizkörper verteilt wird.
- Automatisierte Steuerung : Die meisten aktiven Solarheizsysteme verfügen über ein automatisches Steuerungssystem, das den Betrieb der Solarkollektoren und die Wärmeübertragung an das Speicher- und Verteilungssystem regelt. Diese Steuerung kann den Betrieb je nach Wärmebedarf und Wetterbedingungen anpassen.
- Konventionelle Energieergänzung : Aktive Solarheizsysteme können manchmal über eine Ersatzquelle wie Elektro- oder Gasheizungen verfügen, um die Wärmeverfügbarkeit in Situationen sicherzustellen, in denen die Sonneneinstrahlung nicht ausreicht, beispielsweise an bewölkten oder bewölkten Tagen.
Unterschied zwischen aktiver und passiver Solarheizung
Der Hauptunterschied besteht darin, dass die aktive Heizung die Sonnenstrahlung nutzt, um das Haus über einen zusätzlichen Mechanismus zu heizen. Im Gegenteil, passives Heizen nutzt die Sonnenstrahlung direkt.
- Aktive Systeme nutzen zusätzliche mechanische und elektrische Elemente. Passive Systeme hingegen nutzen die Sonnenstrahlung direkt.
- Aktive Systeme benötigen keinen besonderen konstruktiven Aufbau.
- Bei passiven Systemen wird die Sonnenstrahlung von einem Element der Struktur selbst eingefangen, während bei aktiven Systemen separate Kollektoren erforderlich sind.
- Wir können aktive Systeme an nahezu jedem Ort und jeder Gebäudeart einsetzen.
- Der Bau und Betrieb einer aktiven Solarheizung ist teurer als eine passive Anlage.
- In aktiven Systemen kann Wärme aus dem in Photovoltaik-Panels erzeugten Strom gewonnen werden.
Das Konzept der bioklimatischen Architektur nutzt das Konzept der passiven Solarenergie, um eine angenehme Wohnumgebung zu schaffen.
Vorteile
- Erneuerbare Energiequelle: Solarenergie ist eine erneuerbare und praktisch unerschöpfliche Energiequelle, die die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert und zur Nachhaltigkeit beiträgt.
- Reduzierte Energiekosten: Dieses System kann die Heizkosten eines Hauses erheblich senken, da es kostenlose Solarenergie anstelle herkömmlicher Energiequellen nutzt.
- Geringe Umweltbelastung: Durch die Nutzung einer sauberen Energiequelle und die Vermeidung von Treibhausgasemissionen trägt die aktive Solarheizung zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks und zur Eindämmung des Klimawandels bei.
- Energieunabhängigkeit: Ermöglicht Haus- oder Gebäudeeigentümern die Erzeugung ihrer eigenen Wärmeenergie und macht sie so unabhängiger von herkömmlichen Energieversorgern.
- Langlebige Systeme: Sie haben in der Regel eine lange Lebensdauer und erfordern relativ wenig Wartung, sodass eine langfristige Investition gewährleistet ist.
Nachteile
- Anfangsinvestition: Die Installation kann mit erheblichen Anfangskosten verbunden sein, zu denen auch die Anschaffung von Solarmodulen, Solarkollektoren und Wärmespeichersystemen gehört.
- Abhängigkeit von den Sonnenbedingungen: Der Wirkungsgrad hängt weitgehend von der Menge des verfügbaren Sonnenlichts ab. An bewölkten Tagen oder in der Nacht sind Backup-Systeme erforderlich.
- Erforderlicher Platz: Für die Installation von Solarpaneelen und Kollektoren ist möglicherweise Dach- oder Bodenfläche erforderlich, was bei Grundstücken mit begrenztem Platzangebot ein Problem darstellen kann.
- Saisonalität: Im Winter, wenn die Tage kürzer und die Sonnenintensität geringer sind, kann die aktive Solarheizung weniger effektiv sein.
- Wartungskosten: Obwohl die Wartungskosten im Allgemeinen niedrig sind, können aktive Solarheizsysteme gelegentliche Wartung erfordern, um einen optimalen Betrieb zu gewährleisten.