Berühren Sie erst die Sonne und dann die Wolke

InteraktivStandard

Eine grosse Kollektorfläche und ein grosser Warmwasserspeicher

Eine Solaranlage für Heizung und Brauchwarmwasser benötigt einen grossen Warmwasserspeicher. Je mehr Wasser er enthält, umso mehr Energie kann er speichern, um die weniger sonnigen Tage zu kompensieren.

Die Oberfläche von thermischen Sonnenkollektoren muss mindestens 10% der Wohnfläche betragen. Und die Kollektoren müssen natürlich von den Sonnenstrahlen der im Winter tief am Himmel stehenden Sonne gut erreicht werden.

Berühren Sie erst die Sonne und dann die Wolke

Wenn die Sonne ausreichend Energie liefert

Die Sonne scheint genügend stark: der Heizkessel (oder die Wärmepumpe) muss keine zusätzlich Wärme erzeugen.

Im Innern des Warmwasserspeichers befindet sich ein weiteres Behältnis, in dem Wasser aus dem Wasserhahnen wie in einem Wasserbad leicht erwärmt wird. Der Wasserkreislauf für warmes Brauchwasser für Küche und Bad verläuft vollständig getrennt von demjenigen, der mit dem Heizkessel und der Bodenheizung bzw. den Radiatoren verbunden ist.

Wenn nicht genug Sonnenenergie vorhanden ist

Die Sonnenenergie reicht nicht aus, um die gewünschte Heiz- und Brauchwarmwasser-Temperatur zu erzeugen: Die Heizung (oder die Wärmepumpe) schaltet sich automatisch ein, um die Wassertemperatur im oberen Bereich des Warmwasserspeichers auf das gewünschte Temperaturniveau zu heben.

Um die Sonnenenergie voll ausnutzen zu können, muss das Gebäude gut isoliert sein, und idealerweise besitzt es eine Bodenheizung (Niedertemperaturheizung) oder grossfläche Radiatioren.

Thermische Sonnenkollektoren können nahezu überall installiert werden

Die Heizung mit thermischen Sonnenkollektoren ist das System, das bezüglich Herstellung und Betrieb die kleinsten Schadstoff- und CO₂-Emissionen verursacht. Um den Wärmebedarf vollständig mit Sonnenenergie zu decken, benötigt man eine grosse Solaranlage, denn diese muss selbst in Wintern mit sehr tiefen Temperaturen die Gebäudeheizung gewährleisten können. Die meisten Installationen sind auf eine etwas geringere Abdeckung ausgelegt (bis 80%), und ziehen zur Unterstützung eine andere Heizquelle bei.

In der Schweiz decken einige Demonstrations-Einfamilien- und Mietshäuser 100% ihres Wärmebedarfs für Heizung und warmes Brauchwasser allein mit Sonnenenergie ab. Um diese Leistung erbringen zu können, sind sie nicht nur sehr gut isoliert und mit einer grossen Fläche von Sonnenkollektoren ausgerüstet, sondern besitzen zusätzlich auch einen sehr grossen, zylindrischen und stockwerkübergreifenden Wasserspeicher (zum Beispiel mehr als 200 m³ für 8 Wohnungen). Ein grosses und sehr gut isoliertes Speichervolumen ermöglicht es, die Sonnenwärme gegen Ende des Herbsts zu speichern, um im Hochwinter darauf zurückgreifen zu können.

Gebäude mit einer weniger spektakulären Architektur können die Solarheizung nutzen, ohne auf vollständige Wärmeautonomie zu setzen, wenn sie eine andere Wärmequelle als Zusatzheizung besitzen: Holzofen, Wärmepumpe oder Brennstoffheizung. Die Fläche der Kollektoren muss natürlich grösser sein als bei der alleinigen Produktion für Warmwasser; sie entspricht in etwa 10 bis 20% der Wohnfläche.

Die Kollektoren auf den Sonnenstand im Winter ausrichten

Damit die Kollektoren effizient zur Heizung beitragen können, werden sie üblicherweise etwas aufgerichtet, damit sie der im Winter tiefstehenden Sonne gerade gegenüberliegen. In diesem Fall bringen die Kollektoren weniger Leistung im Sommer, wenn die Sonne hoch steht, aber ihre grosse Oberfläche genügt immer noch zur Produktion von Brauchwarmwasser.

Es gibt eine technische Lösung, DrainBack genannt, um die Überhitzung einer solarthermischen Anlage in der Sommersonne zu verhindern: siehe hier.

Auch für ein Gebäude, das nur einen Teil seiner benötigten Heizwärme mit Sonnenenergie abdeckt, ist die Installation im Heizungsraum komplizierter und voluminöser als für ein System, das nur die Warmwasserproduktion mit der Sonne vornimmt. Eine Lösung besteht darin, einen grossen Warmwasserspeicher anzuschaffen, der gleichzeitig als Reserve für die Wohnungsheizung und als BainMarie für ein weiteres Abteil dient, in dem das Warmwasser für die Wasserhähne bereitet wird. Die Hersteller bieten hierfür verschiedene, mittlerweile gut bewährte Standardsysteme an.

Die Sonnenwärme während der Nacht nutzen

Die Kollektoren produzieren vor allem in der Mitte des Tages Wärme – dann, wenn die Sonnenenergie auch durch die Fenster in die Räume dringt. Deshalb ist es von Interesse, eine Bodenheizung einzubauen. Mit einer dicken Estrichschicht (12 bis 18 cm) kann der Moment, in dem die Wärme an den Raum abgegeben wird, hinausgezögert werden, und diese Isolierschicht trägt deshalb abends zum Wärmekomfort bei, dann nämlich, wenn die Kollektoren keine Wärme mehr einfangen (Phasenverschiebung bei der Wärmeabgabe). Sind die Leitungsrohre der Kollektoren direkt im Fussboden verlegt, können sie im Sommer auch als Klimaanlage dienen: wird die Flüssigkeit des Kreislaufsystems der Kollektoren in der Nacht umgewälzt, kühlt sie den Fussboden (free-cooling).

Benutzt das Gebäude als Zusatzheizung eine Wärmepumpe, die mit Erdwärmesonden Energie aus dem Erdreich schöpft, lässt sich ein System einrichten, um die saisonale Wärme zu speichern (wenn sich die geologische Umgebung dafür eignet): Im Sommer wird der Wärmeüberschuss der Sonnenkollektoren in den Boden geleitet, von wo er im Winter wieder zurückgewonnen wird.

Thermische Sonnenkollektoren zur Produktion von Heiz- und Brauchwarmwasser sind am geeigneten Ort :

• Wenn das Gebäude im Winter eine gute Sonnenexposition geniesst, und wenn eine Fläche mit einer Entsprechung von mindestens 10-20% der Wohnfläche mit Kollektoren bekleidet werden kann.
• Wenn das Gebäude eine gute Wärmedämmung aufweist, so dass mit Niedrigtemperatur geheizt werden kann (25°C-35°C): Bodenheizung (Solar- Bodenheizung) oder Heizkörper mit grosser Oberfläche für grösstmögliche Wärmeabgabe.
• Wenn eine andere zusätzliche Heizquelle vorhanden ist, falls die Solaranlage den vollen Deckungsgrad nicht erreicht.
• Wenn der Hersteller eine "VLG-Validierte Leistungsgarantie Solarwärme" (Swissolar) vorlegen kann.
• Wenn man mit durchflussreduzierenden Wasserhähnen und Duschköpfen sowie Badewannen mit kleinem Inhalt sparsam mit dem Warmwasser umgeht.
• Wenn man den im Sommer produzierten Wärmeüberschuss nutzen kann: Waschmaschinen und Geschirrspüler mit Warmwasseranschluss; Abgabe von Wärme für die Warmwasserproduktion an ein Nachbargebäude; Speicherung der saisonalen Sonnenwärme im Erdreich für die Nutzung von Erdwärme (Sole-Wasser-Wärmepumpe).

Solardachrechner von EnergieSchweiz

Fördergeldrechner Thermische Solarenergie

www.swissolar.ch, schweizerischer Fachverband für Sonnenenergie

Validierte Leistungsgarantie Solarwärme (VLG). Die VLG stellt sicher, dass Solarwärmeanlagen gemäss dem Stand der Technik gebaut werden und die Offerten vollständig sind. Die VLG ist Bestandteil des von Swissolar initiierten Qualitätsmanagementsystems "QM-Solarwärme" für Solarwärmeanlagen.

Sebasol, Diese Gruppe gemeinnütziger Organisationen gibt Kurse zum Selbstbau einer thermischen Solaranlage und hilft Privatpersonen durch unabhängige, zugelassene Installateure beim Bau einer solchen Anlage.

www.jenni.ch, Beispiele für 100% solar beheizte Gebäude

PDF 2,8 MO - Die goldenen Regeln der Solarthermie, EnergieSchweiz

Berühren Sie erst die Sonne und dann die Wolke

InteraktivStandard

Unabhängiger Heizkreislauf

In südlichen Ländern sieht man oft einfache Solaranlagen, bei denen Trinkwasser direkt in die Kollektoren geleitet werden, bevor es in die Wasserhahnen gelangt. Diese Anlagen können ohne Pumpe funktionieren – und demnach ohne Strom -, und das durch die Sonne erwärmte Wasser wird im Allgemeinen auf dem Dach gelagert.

Hier ist eine komplexere Anlage für Regionen mit kalten Wintern und oft bedecktem Himmel dargestellt. Es zirkuliert kein Trinkwasser in den Kollektoren; das Wasser in den Kollektoren gelangt unten in einen grossen "Warmwasserspeicher" (auch "Heisswasserspeicher" oder "Boiler" genannt) und kommt mit den zwei Wärmetauschern in Kontakt: den Heizschlangen des Solarsystems und den Heizschlangen des Heizkessels (oder der Wärmepumpe).

Um genügend Warmwasser auf Vorrat zu haben (Warmwasserreserve für sonnenarme Tage), hat ein Solarboiler ein grösseres Fassungsvermögen als ein gewöhnlicher Boiler.

Berühren Sie erst die Sonne und dann die Wolke

Bei Schönwetter (ausserhalb der Heizsaison)

Die Sonne reicht aus, um das Wasser zu erwärmen. Die Heizung kann so die meiste Zeit ausgeschaltet bleiben. Eine elektrische Pumpe lässt eine Flüssigkeit, genauer gesagt einen flüssigen Wärmeträger zwischen den Kollektoren und dem Boiler zirkulieren. Der Wirkungsgrad des Kollektors hängt nicht nur von seiner guten Ausrichtung auf die Sonne ab, sondern auch von der Aussentemperatur. Im Sommer kann die Temperatur des Wärmeträgers auf bis zu 100°C steigen. Um zu vermeiden, dass das Wasser kochend heiss aus dem Wasserhahnen kommt, lässt ein Thermostatventil automatisch kaltes Wasser in das Warmwasserrohr zulaufen (hier nicht dargestellt).

Das erwärmte Trinkwasser ist oben im Boiler, denn es hat eine kleinere Dichte als das kalte Wasser.

Bei bedecktem Wetter (während der Heizperiode)

Die Sonne reicht nicht aus, um das Wasser auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen. Deshalb tritt die Heizung unterstützend hinzu, um die passende Wärme zu erzeugen. Aber selbst im Dezember ermöglicht es ein Sonnenkollektor an sonnigen Tagen Energie zu sparen, indem er die Leistung der Heizung verringert.

Die Pumpen und die Heizung werden über einen elektronischen Schaltkasten gesteuert, der an Temperatursonden angeschlossen ist – die im Sonnenkollektor und auf verschiedenen Höhen des Boilers angebracht sind (hier nicht dargestellt).

Es wird empfohlen pro Person eine Kollektorfläche von 1 bis 1,5 Quadratmeter zu installieren, was einer Energieersparnis von bis zu 50 Liter Heizöl pro m² und pro Jahr entspricht.

Im Sommer kann die Wassertemperatur auf bis zu 95°C steigen

Um die Entwicklung von Legionellen in lauwarmem Wasser zu verhindern (wenn diese Bakterien eingeatmet werden, können sie eine tödliche Lungenentzündung verursachen), muss das warme Wasser für den Hausgebrauch auf eine Temperatur von mindestens 55°C erwärmt werden. An kalten und grauen Wintertagen ist diese Temperatur mit thermischen Sonnenkollektoren allein nur schwer zu erreichen. Die Sonnenenergie, welche die Kollektoren jedoch trotzdem noch einfangen können, ermöglicht es, die Temperatur des Trinkwassers im Wasserkreislauf des Gebäudes um mehrere Grad anzuheben – und dies ist genauso viel Energie, die für die Wärmepumpe (oder die Heizung), welche die Wärmezufuhr unterstützen muss, eingespart wird.

In der warmen Jahreszeit hingegen können die thermischen Sonnenkollektoren selbstständig arbeiten, die Temperatur bis auf 95°C erwärmen und reichlich warmes Wasser produzieren. Um zu verhindern, dass man sich mit so heissem Wasser verbrennt, verfügt das System über ein Thermostatventil, das beim Verlassen des Solarwarmwasserbereiters kaltes Wasser in das Brauchwassersystem einspeist, um die Temperatur auf 55-60°C zu senken.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass thermische Sonnenkollektoren es einem Gebäude – praktisch das ganze Jahr über – ermöglichen, den Verbrauch von elektrischem Strom (Wärmepumpe) oder von Brennstoff (Heizkessel) zu senken.

Das Brauchwarmwasser fliesst nicht direkt durch die Kollektoren: es wird indirekt über einen geschlossenen Kreislauf aus Wasser und Frostschutzmittel (Wärmeträgerflüssigkeit) erwärmt, der zwischen den Kollektoren und dem Warmwasserbereiter zirkuliert. In der Schweiz sind Solaranlagen, bei denen das Brauchwarmwasser direkt durch die Kollektoren geleitet wird, wegen der Gefahr Legionellenbildung verboten.

Wenn die Kollektoren nur für die Produktion von Brauchwarmwasser aus dem Wasserhahn verwendet werden, ist die Anlage in der Regel so ausgelegt, dass sie zwischen 30 und 70% der jährlich benötigten Energie für die Wassererwärmung abdeckt. Die zusätzlich benötigte Wärme muss von einer anderen Energiequelle bereitgestellt werden: Wärmepumpe oder Heizkessel (Holz, Gas, Heizöl). In den meisten Kantonen bestehen Beschränkungen für Zusatzheizungen mit elektrischen Heizwiderständen.

Zusätzliche Wärme wird vor allem während der Heizperiode benötigt. Aber von April bis Oktober kann das Brauchwarmwasser in der Regel ohne Wärmepumpe oder Heizung erzeugt werden: kein rauchender Schornstein (Heizkessel) und nur sehr geringer Stromverbrauch (Wärmepumpe).

Zwischen 0,5 und 1,5 m² Sonnenkollektorfläche pro Person

Bei einem Mietshaus mit einer konventionellen thermischen Solarinstallation rechnet man pro Person mit einer Kollektorfläche zwischen 0,5 und 1 m² und bei einem Einfamilienhaus zwischen 1 und 1,5 m² (in der Regel werden 2 oder 3 Kollektoren, also 4 oder 6 m² verlegt). Der Wirkungsgrad der Installation hängt von ihrer Fläche und der Ausrichtung der Kollektoren, von der Sonneneinstrahlung, der geografischen Höhe (je höher gelegen, umso intensiver ist die Sonneneinstrahlung), und der Bauart der Kollektoren (unverglast, verglast, Vakuumröhren) ab. Er wird aber auch von der Grösse des Warmwasserspeichers (Boiler) bestimmt: mit einem grossen Speichervolumen können sonnige Tage voll ausgenutzt werden und so die Minderleistung bei trübem Wetter kompensieren.

Auch eine thermische Solaranlage benötigt Strom, um die Steuerelektronik und die Umwälzpumpe zu versorgen, welche die Wärmeträgerflüssigkeit in Bewegung hält, aber der Strombedarf ist minim im Verhältnis zur gewonnenen Energie (weniger als 1%).

Die meisten Wärmepumpen und modernen Heizkessel sind darauf ausgelegt, in Kombination mit Sonnenkollektoren und Solarboilern zu arbeiten. Alle Hersteller bieten übrigens auch "schlüsselfertige" Solarlösungen an. Mit dem Solarrechner von EnergieSchweiz kann man sich eine erste Vorstellung vom voraussichtlichen Energieertrag und den Kosten einer solchen Anlage für sein Gebäude machen.

Im Sommer kann eine konventionelle thermische Solarinstallation überhitzen

Im Sommer besteht bei konventionellen thermischen Solaranlagen an Hitzetagen und wenn die Bewohner in den Ferien sind, und kein Warmwasser verbrauchen, die Gefahr der Überhitzung: Die unter Druck stehende Frostschutzflüssigkeit kann ihren Siedepunkt (~130-150°C) erreichen und der kochend heisse Dampf kann in das Expansionsgefäss entweichen, das als Sicherheitseinrichtung dient. Falls dies geschieht, muss man – bestenfalls – Frostschutzflüssigkeit in den Flüssigkeitskreislauf nachfüllen. Wurde die Installation jedoch schlecht konzipiert oder schlecht konstruiert, besteht die Gefahr, dass der hohe Druck und die hohe Temperatur, die in den Kollektoren erreicht werden, diese ernsthaft beschädigen...

Um eine Überhitzung zu vermeiden, beschränken die Installateure die Kollektorflächen im Allgemeinen auf sommerliche Bedingungen, um so den Warmwasserbedarf der Bewohner im Sommer nicht zu überschreiten. Dies hat aber zur Folge, dass die Fläche der Kollektoren nicht gross genug ist, um eine ausreichende Warmwasserproduktion in der Zwischensaison zu produzieren.

Gegen Überhitzung: thermische Solaranlage mit Drain-Back-System

Es gibt jedoch eine Lösung, um Überhitzungen zu verhindern: das Drain-Back-System ("Rückentleerung" durch Schwerkraft). Das Drain-Back-System besteht aus einem hermetisch geschlossenen und dichten Wärmeträgerkreislauf (Frostschutzmittel und Luft), der immer im normalen Luftdruckbereich bleibt (d.h. der Wärmeträgerkreislauf steht nicht unter Druck). Dieser Kreislauf ist an einen Rücklaufbehälter angeschlossen, und zwischen den Kollektoren und dem Boiler besteht immer ein Gefälle von mindestens 2%. Ist die gewünschte Temperatur des Brauchwarmwassers erreicht, stoppt die Umwälzpumpe des Frostschutzmittels: das Frostschutzmittel sinkt aufgrund der Schwerkraft automatisch in den Rückflussbehälter und lässt in den Kollektoren nur noch Luft zurück. Da die Kollektoren kein Frostschutzmittel mehr enthalten, können sie nicht mehr überhitzen.

Diese Technologie hat den Vorteil, dass eine grössere Fläche von thermischen Sonnenkollektoren installiert werden können, ohne dass im Sommer die Gefahr der Überhitzung besteht. Das Gebäude kann so in der Zwischensaison und im Winter von einer beträchtlichen Wärmeproduktion profitieren – Wärme, die nicht nur zur Warmwasserbereitung dient, sondern auch als Ergänzung zur Gebäudeheizung genutzt werden kann.

Für ein Einfamilienhaus kann deshalb eine thermische Sonnenkollektoranlage mit Drain-Back-System mit 6 oder sogar 8 Sonnenkollektoren installiert werden, anstatt nur mit 2. Dies ist zudem eine Konfiguration, die man gut mit einer "Luft/Wasser"- oder einer "Sole/Wasser"-Wärmepumpe kombinieren kann – und es ist eine Lösung, die genauso effektiv sein kann wie eine Kombination mit photovoltaischen Solarmodulen.

Das Drain-Back-System ist seit mehr als 30 Jahren bekannt, hauptsächlich im Norden Europas. In der Schweiz wurde es aber bisher wenig genutzt, da es hier nicht genügend ausreichend geschulte Installateure gibt. Dieses System ist nicht teurer als der Kreislauf einer konventionellen thermischen Solarinstallation, und gehört zu den technischen Lösungen, um die Energiestrategie 2050 des Bundes erfolgreich umzusetzen.

Sonnenkollektoren zur Produktion von Brauchwarmwasser sind am geeigneten Ort :

• An allen geografischen Standorten, im Flachland wie in der Höhe. Und an jeder beliebigen Stelle: auf einer Dachschräge, auf einem Flachdach, als Ersatz für einen Teil der Dachbedeckung (Dachpfannenabsorber), unter oder vor einem Balkon, auf der Fassade, auf einer Garage, auf einer Böschung, im Garten… Voraussetzung ist einzig, dass die Kollektoren direkte Sonneeinstrahlung erhalten. Die günstigsten Ausrichtungen liegen zwischen Südost und Südwest. Je weiter von der Südorientierung entfernt, desto tiefer ist der Wirkungsgrad, aber auch bei nicht optimaler Ost- oder West-Ausrichtung können noch gute Erträge erzielt werden, vor allem mit Vakuumröhrenkollektoren. Die Leistung der Kollektoren hängt von ihrem Neigungswinkel und ihrem Höhenstandort sowie von den Jahreszeiten ab. Möchte man die Wintersonne ausnützen, ist es optimal, wenn sie gegen Süden oder Südosten ausgerichtet sind und nicht von Schnee bedeckt werden.
• Auf einem x-beliebigen Gebäude, selbst wenn es nicht gut isoliert ist. Allerdings lässt sich mit einer Gebäudeisolation zu denselben Anschaffungskosten wie für eine Solaranlage oft eine grössere Energieersparnis erzielen.
• Wenn eine Genehmigung erteilt worden ist (sie kann aus landschafts- oder denkmalschützerischen Gründen verweigert werden).
• Wenn der Hersteller eine "VLG-Validierte Leistungsgarantie Solarwärme" (Swissolar).
• Wenn der Wärmeträgerkreislauf und der Warmwasserspeicher gut isoliert sind.
• Wenn man sparsam mit dem Warmwasser umgeht: durchflussreduzierende Wasserhähne und Duschkopfe, isolierte Badewannen mit kleinem Volumen für lange Bäder mit wenig Wasser.
• Wenn man den im Sommer anfallenden Wärmeüberschuss nutzen kann: Waschmaschinen und Geschirrspüler mit Warmwasseranschluss.
• Wenn die Installation regelmässig gewartet und der Boiler entkalkt wird.

Solardachrechner von EnergieSchweiz

Fördergeldrechner Thermische Solarenergie

www.swissolar.ch, schweizerischer Fachverband für Sonnenenergie

Validierte Leistungsgarantie Solarwärme (VLG). Die VLG stellt sicher, dass Solarwärmeanlagen gemäss dem Stand der Technik gebaut werden und die Offerten vollständig sind. Die VLG ist Bestandteil des von Swissolar initiierten Qualitätsmanagementsystems "QM-Solarwärme" für Solarwärmeanlagen.

Sebasol, Diese Gruppe gemeinnütziger Organisationen gibt Kurse zum Selbstbau einer thermischen Solaranlage und hilft Privatpersonen durch unabhängige, zugelassene Installateure beim Bau einer solchen Anlage.

Die goldenen Regeln der Solarthermie, EnergieSchweiz

Obwohl die Wärmedämmung für die Gebäude ständig verbessert wird, steigt der Anteil der Energie, die für die Warmwasserbereitung verwendet wird, kontinuierlich – das ist so, weil derjenige für die Heizung auf beeindruckende Weise sinkt. In einem Minergie-Gebäude zum Beispiel macht die Warmwasserproduktion rund 50% des Wärmebedarfs aus, während dafür in einem Gebäude aus den 1970er Jahren, das im Ganzen vier- bis fünfmal mehr Energie verbraucht, "nur" 20% benötigt werden.

4 bis 8 Monate heizen, aber 12 Monate Warmwasser

Die offizielle Heizperiode reicht von Mitte Oktober bis Mitte Mai, das sind sieben Monate pro Jahr. Hinzugezählt werden müssen auch die Reihe von Tagen, an denen die durchschnittliche Temperatur nicht über 12°C steigt, denn diese gehören auch zu den "Heiztagen". Allerdings ist die Heizperiode nicht für alle gleich: bei einem schlecht isolierten Gebäude, das nur wenig Sonneneinstrahlung geniesst, entspricht sie in der Regel der offiziellen Definition – in höheren Lagen kann die Heizung aber länger als 8 Monate laufen. In einem gut geplanten und gut isolierten Gebäude begrenzt sich die Heizperiode jedoch auf die vier oder fünf kältesten Monate.

Bei einem wenig isolierten Gebäude hat das Wasser, das in den Heizungsrohren einer Zentralheizung zirkuliert, im Winter ungefähr dieselbe Temperatur wie das Brauchwarmwasser aus dem Hahn (50-60°C). Die Heizung erbringt deshalb für das Heizen der Radiatoren dieselbe Leistung wie für die Erwärmung des Brauchwassers. In einem energiesparenden Gebäude hingegen ist die Temperatur für das Heizungswasser viel niedriger als diejenige für das Brauchwarmwasser: 30-35°C reichen für Bodenheizungen oder moderne, grossflächige Heizkörper bereits aus.

Aus diesem Grund lohnt es sich, bei der Heizungswahl über eine Heizung mit separater Warmwasserbereitung nachzudenken – auch wenn die zwei Thematiken miteinander zusammenhängen. Es zeigt sich, dass sich die Wahl von Sonnenkollektoren für die Warmwasserbereitung in vielen Fällen durchsetzt, denn je näher die schönen Tage heranrücken, um so öfter können die Kollektoren die Wassererwärmung alleine übernehmen, und dies sogar bei bedecktem Himmel: Ist die Heizperiode beendet, stellt das Gebäude sein warmes Wasser selbst her, ohne dass dabei CO₂ oder sonstige Verschmutzungen entstehen. Ist das Gebäude an ein Fernwärmenetz angeschlossen, trägt es dazu bei, den Wärmeverbrauch des gesamten Netzes zu senken.

Interaktivstandard

 

 

 

Wassererhitzer und Speicher zugleich

Der Boiler ist ein grosser, gut isolierter Behälter, der dazu dient, einen Wasservorrat für die Küche oder das Bad zu erwärmen.

In Mehrfamilienhäusern wird das Wasser oft mittels einer Pumpe in den Rohrkreislauf gebracht, damit in den Wasserhähnen aller Stockwerke warmes Wasser vorhanden ist, ohne dass man das Wasser lange laufen zu lassen braucht. In der Regel reicht der Druck im öffentlichen Leitungssystem selbst ohne Pumpe aus, um warmes wie kaltes Wasser in die Stockwerke zu führen.

Berühren Sie die Icons

 

 

Warmwasser mit der Heizung

Eine Heizung (Holz, Gas oder Öl) – oder eine Wärmepumpe – erwärmt das Brauchwasser für den Haushalt in einem geschlossenen Heizsystem, das mit einer Heizschlange ausgerüstet ist.

Jedes mal, wenn man warmes Wasser fliessen lässt, wird das im Boiler fehlende Volumen durch kaltes Wasser ersetzt, deshalb setzt sich dann die Heizung in Gang.

 

 

 

Mit Strom erwärmtes Wasser

Die Installation ist einfach, aber der Wirkungsgrad ist sehr schlecht im Vergleich mit einer Wärmepumpe, die mit nur einem Drittel der Energie die gleiche Menge Warmwasser produzieren kann.

Ein Elektroboiler läuft normalerweise während der Nacht, wenn Strombezug und auch Stromkosten tiefer sind. Tagsüber muss man deshalb das Warmwasser sparsam benutzen, um die Heizung nicht in Gang zu setzen.

Einige Boiler besitzen zusätzlich zum Heizungskreislauf einen Elektroheizeinsatz als Notheizung.

 

 

 

Für Solarenergie vorausplanen

Muss man den Warmwasserboiler ersetzen, lohnt es sich, die Sonnenenergie in Betracht zu ziehen, auch wenn man nicht unmittelbar Sonnenkollektoren installieren möchte. Denn es gibt Boiler mit zwei Heizkörpern (Boiler mit zwei Heizsystemen oder bivalente Warmwasserboiler): einer für den Kreislauf mit der Heizung oder der Wärmepumpe, ein zweiter für den Solarkreislauf, der später installiert werden kann.

Ein Boiler für ein Einfamilienhaus (4 Personen) hat ein Fassungsvermögen von 200-300 Liter, ein Solarboiler 400-500 Liter.

 

 

 

Warmwasser mit Sonnenenergie

Bei der Installation einer Solaranlage wählt man einen Boiler mit grösserer Kapazität, um die Sonnentage voll ausnutzen und genügend Warmwasser speichern zu können.

Die Heizung (oder Wärmepumpe) setzt sich automatisch selbst in Gang wenn die Sonne nicht genügt, um das Wasser zu erwärmen. Aus diesem Grund spricht man von einer "Begleitheizung".

 

 

 

Verkalkung

Die im Wasser natürlich vorhandenen Mineralsalze formen sich zu Kristallen aus, die sich nach und nach an den Heizschlangen oder am Boden des Boilers ablagern. Diesen Vorgang nennt man Verkalkung.

Der Kalk verhindert, dass die Wärme gut verbreitet werden kann und reduziert auf diese Weise den energetischen Wirkungsgrad der Installation. Mit den Jahren lagert er sich am Boden des Boilers ab und verringert das Volumen. Je heisser das Wasser ist, desto mehr Kalk wird gebildet.

Ein Boiler muss regelmässig entkalkt werden. Stahlboiler, deren Kaufpreis höher ist, benötigen weniger Unterhalt als emaillierte Boiler, was sie auf lange Sicht wirtschaftlicher macht.

 

Der Boiler:  Wasserkocher und Thermoskrug in einem

Mit Ausnahme der kleinen gasbetriebenen Durchlauferhitzer, die sich beim Drehen des Wasserhahns einschalten, wird das Brauchwarmwasser in der Regel in grossen, zylindrischen und gut isolierten Warmwasserbereitern, den sogenannten "Boilern" hergestellt. Dieser Zylinder erwärmt das Wasser nicht nur, er speichert es auch gleichzeitig wie in einem riesigen Thermoskrug (isolierter Wärmespeicher). In seinem Innern befinden sich ein oder mehrere Wärmetauscher. In der einfachsten Form ist dies ein simpler elektrischer Widerstand mit leider sehr schlechter Energieleistung – deshalb wird der Gebrauch solcher Modelle zunehmend eingeschränkt oder auch ganz untersagt. Ist der Boiler an eine Heizung oder eine Wärmepumpe angeschlossen, wird das Wasser indirekt durch eine von der Heizung erwärmte, wasserführende Heizschlange geheizt. Bei Sonnenkollektoren enthält der Boiler zwei Heizschlangen (so genannte "bivalente" Wasserboiler): die eine ist im unteren Teil angebracht und führt die Wärme der Sonnenkollektoren herbei, die zweite ist etwas weiter oben montiert und wird von der Heizung oder von der Wärmepumpe betrieben; sie stellt sicher, dass die Wassertemperatur wirklich genügend hoch ist (Begleitheizung).

Zum Starten der Animation das Bild berühren

Ein Wärmepumpenboiler benötigt bis zu dreimal weniger Strom als ein elektrischer Boiler. Das Bild zeigt einen im Keller installierten WP-Boiler, der überschüssige warme Luft aus dem angrenzenden Kellerraum bezieht und gleichzeitig als Luftentfeuchter fungiert.

Wärmepumpenboiler

Es gibt auch unabhängige Boiler, genauer gesagt solche, die nicht an ein Heizungssystem angeschlossen sind, sondern eine integrierte Wärmepumpe besitzen. Ein Wärmepumpenboiler kann im Keller, in der Garage oder in einem Betriebsraum installiert werden – also ungeheizte Räume, deren Temperatur bei mindestens 8°C liegt. Er kann die Wärme dort, wo er aufgestellt ist, direkt der Luft entziehen, und die abgekühlte und trockenere Luft in den Raum zurückleiten. Die Orte für die angesaugte und die abgegebene Luft können auch in verschiedenen Räumen liegen. Auf diese Weise trägt der Wärmepumpenboiler dazu bei, einen Keller oder einen Trocknungs­raum zu kühlen oder zu entfeuchten. Er ist eine gute Lösung als Ersatz für einen Elektroboiler, denn er verbraucht dreimal weniger Strom. Man muss jedoch das von der Wärmepumpe produzierte Kondenswasser ableiten und darauf achten, dass der Lärm des Kompressors keine bewohnten Räume beeinträchtigt. Wärmepumpenboiler können auch an eine Photovoltaik-Anlage angeschlossen werden.

Beabsichtigt man, einen Wärmepumpenboiler im Keller zu installieren, sollte man bedenken, dass der Keller dadurch stark abkühlen kann. Während der Heizperiode kann diese Abkühlung den Wohnkomfort in den darüberliegenden Wohnräumen verringern, vor allem wenn die Kellerdecke schlecht wärmegedämmt ist: Es kann sein, dass man die Heiztemperatur im Wohnbereich erhöhen muss, was jedoch den ökologischen Nutzen des Wasserpumpenboilers vermindert.

Mit einer Wärmebildkamera im Winter entdeckt: Dieses Abluftgitter lässt warme Luft entweichen. Ein "Wärmepumpen"-Boiler könnte diese Energie nutzen, um warmes Brauchwasser zu produzieren.

Wasserhahn, Waschbecken und Badewanne wollen gut gewählt sein

Nicht alle Wasserhähne und Duschköpfe sind gleich: sie haben einen grossen Einfluss auf die Menge des verbrauchten Warm- und Kaltwassers. Eine Energieetikette ermöglicht es, die Durchflussmenge der sparsamsten Modelle miteinander zu vergleichen. Dasselbe gilt für die Wahl eines Waschbeckens oder einer Badewanne. Auch hier sollte man sich darüber informieren, wie viel Wasser benötigt wird, damit man das Geschirr von Hand waschen oder ein Bad nehmen kann. Denn einige Liter Warmwasser mehr pro Tag wiegen letztlich schwer auf der Heizkostenabrechnung am Ende des Jahres.

Vorsicht vor Legionellen im Wasser

Legionellen gehören zu einer Bakterienfamilie, von denen einige potenziell schwere Lungenentzündungen verursachen können – die Legionellose. Diese Bakterien können sich sehr gut in lauwarmem bis warmem Wasser vermehren (zwischen 25 und 45°C). Das Bundesamt für Gesundheit (BAG) verzeichnet jährlich rund 400 Legionellose-Erkrankungen in der Schweiz, wovon 10% tödlich enden. Die Ansteckung erfolgt nicht nur über warmes Brauchwasser, sondern auch über Whirlpools (Sprudelbäder oder Spas), Lüftungsanlagen und klimatisierte Luft.

Man steckt sich nicht an, indem man das Wasser schluckt, sondern durch das Einatmen von zerstäubten kontaminierten Wassertröpfchen (Aerosole) in der Luft, zum Beispiel beim Duschen. In Wasser, das kälter als 20°C ist, vermehren sich die Legionellen nicht. Und ab einer Wassertemperatur von 55°C beginnen sie abzusterben. Deshalb wird empfohlen, den Boiler regelmässig auf mindestens 60°C aufzuheizen, und darauf zu achten, dass das Wasser, das in den Rohrleitungen zirkuliert, eine Temperatur von wenigstens 55°C hat (um am Ausgang des Wasserhahns mindestens 50°C zu erreichen). Sicherheitshalber sind moderne Heizungsanlagen in der Regel aber so programmiert, dass sie regelmässig – aber nur für kurze Zeit – die Temperatur des Boilers auf über 60°C anheben, um die Bakterien abzutöten. Weiter sollte die Kaltwassertemperatur unter 25°C bleiben.

www.fws.ch, Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz FWS

Energieeffiziente Wärmepumpenboiler, www.topten.ch

Leistungsgarantien Gebäudetechnik, damit die Heizungsinstallation wie vorgesehen funktioniert

Unser Gefühl von Behaglichkeit in einem Raum hängt nicht nur von der Lufttemperatur ab, wie sie vom Thermometer angezeigt wird. Die Temperaturen der Wände, Decken und Böden tragen ebenfalls dazu bei, denn unser Körper reagiert sehr empfindlich auf solche Wärmeunterschiede. Aber auch die Luftfeuchtigkeit, die Schadstoffe im Innenraum und Durchzug sind für eine komfortable Wohnatmosphäre von Bedeutung.

Warme Raumluft aber kalte Wände

Wenn es einen im Winter in einem schlecht isolierten Gebäude ungemütlich fröstelt, liegt der Grund darin, dass die Temperaturen der Fensterscheiben und der Aussenmauern weit unter 20°C liegen, auch wenn das Thermometer in der Raummitte 24°C anzeigt. Beträgt die Aussentemperatur zum Beispiel 0°C, so weisen die Innenflächen von einfachverglasten Fenstern nur rund 5°C auf, was wir als sehr unangenehm empfinden, wenn wir nahe beim Fenster sitzen. Hinzu kommt, dass die unterschiedlich warmen Flächen von Wänden und Fenstern auch Luftbewegungen bewirken, die unser Gefühl von Unbehaglichkeit noch verstärken – ganz zu schweigen von der kalten Luft, welche direkt durch undichte Fenster und Türen einströmt.

Interaktivstandard

0°C40°C

 

 

 

Kältegefühl trotz Heizung

Dieses thermografische Bild wurde im Winter bei einer Aussentemperatur von 2°C aufgenommen. Das Thermometer in der Zimmermitte zeigt eine Raumtemperatur von 23°C an. Und trotzdem friert der Leser 

Berühren Sie die Icons

 

 

Infrarotbild

Die mit einer Infrarotkamera aufgezeichnete Thermografie macht die Temperaturen der Materialien sichtbar. Das Fenster ist sehr kalt: Der schmale Aluminiumrahmen hat praktisch Aussentemperatur (blau-schwarz). Das einfachverglaste Fenster ist fast genau so kalt (blau). Die angrenzende Wand ist jedoch deutlich wärmer (orange).

Der Leser, dessen Gesicht und Hände warm sind (weiss), nimmt den Temperaturunterschied der ihn umgebenden Wände wahr, was ihm ein unbehagliches Kältegefühl vermittelt.

 

 

Der Körper ist ungleichmässig exponiert

Die Temperatur der Kleider in Fensternähe (dunkelorange) ist tiefer als diejenige der Kleider in der Nähe der Wand (hellorange). Der linke Seite des Körpers unseres Lesers befindet sich demnach nicht in derselben Wärmeumgebung wie seine rechte Seite. Auch wenn das Termometer in der Mitte des Zimmers 23°C anzeigt, verspürt er ein unangenehmes Kältegefühl.

Mit einem besser isolierten Fenster (Isolationsrahmen, Doppelverglasung mit Wärmeschutzbeschichtung) ist die Temperatur von Wand und Fensterinnenseite in etwa gleich, so dass sich für den Leser sogar bei einer Raumtemperatur von 20°C ein behaglicher Wärmekomfort ergibt.

 

 

Wärme entweicht durch die Wand

Die Aussenwand ist sehr kalt (magenta). Da das Gebäude nicht isoliert ist, geht ein grosser Teil der Heizwärme auf diesem Weg verloren..
Mit einer Aussenisolation könnte dieses Problem behoben werden.

 

 

Wärme wird mehr oder weniger reflektiert

Mit der Thermografie wird die vom Leser ausgestrahlte Wärme sichtbar. Wenn es sich um ein gutes Isolationsfenster handeln würde – d.h. mit einer nicht sichtbaren Wärmeschutzbeschichtung versehen, die die Wärme ins Zimmer zurückstrahlt – würde das Spiegelbild des Lesers mehr ins Orange tendieren.

Dieses grosse Fenster lässt sehr viel Wärme entweichen, daher der übermässige Energieverbrauch des Gebäudes.

 

In einem gut isolierten Gebäude kann man sich bei 19°C wohlfühlen

Ein gut isoliertes Gebäude, das dichte und zwei- oder dreifachverglaste Fenster be sitzt, bietet bezüglich der Raumtemperatur eine sehr viel behaglichere Atmosphäre: Die Aussenwände sind praktisch gleich warm wie die Innenluft, und die Temperatur der Fensterscheiben liegt nur um zwei bis drei Grad tiefer. Wenn die uns umgebenden Wand-, Decken- und Boden flächen sowie die Möbel in etwa dieselbe Temperatur aufweisen, fühlen wir uns bereits bei 19°C wohl, sogar neben den Fenstern.

Mit der Wärmedämmung und dem Ersatz von alten Fenstern kann deshalb bei einem älteren Gebäude nicht nur Energie gespart werden, weil man Wärmeverluste vermeidet, sondern auch weil die höheren Temperaturen der Fensterscheiben und der Aussenmauern den Bewohnern bei insgesamt tieferen Raumtemperaturen ein viel behaglicheres Wohnklima bieten.

Eine tiefere Raumtemperatur bewirkt höhere Luftfeuchtigkeit

Tiefere Raumtemperaturen im Winter verringern auch teilweise das Problem der Lufttrockenheit in geheizten Räumen, denn Luftfeuchtigkeit und Lufttemperatur hängen voneinander ab. Wenn die Luftfeuchtigkeit in einem auf 25°C geheizten Raum 30% beträgt, ist dies für Personen mit Atembeschwerden bereits viel zu trocken. Kann die Temperatur auf 20°C gesenkt werden, steigt die Feuchtigkeit auf 45%, und verbessert so den Wohnkomfort.

Isolation

Verglasung / Fenster

Die Behaglichkeit hängt auch von der Scheibentemperatur ab