Solarmodul

Der Zusatzmodul "Thermische Solaranlage" erweitert das Programm WP-OPT^© ab V2.9 um die Möglichkeit, die Einbindung thermischer Solaranlagen zu simulieren und zu optimieren.

Ob eine Wärmepumpe ökologisch und ökonomisch betrieben wird, hängt vor allem von den Temperaturen in Quelle und Heizung ab. Deshalb passen Wärmepumpen und Solaranlagen nicht nur aus Umweltschutzgründen, sondern auch rein technisch sehr gut zueinander:

• Da die Abgabeleistung von Wärmepumpen mit zunehmender Quellentemperatur steigt, treten vor allem im Sommer bei Wärmepumpenheizungen Probleme bei der Warmwasserbereitung auf, weil die Wärmetauscher für diesen Anwendungsfall viel größer dimensioniert werden müssen. Thermische Solaranlagen übernehmen bei einer Kombination die sommerliche Warmwasserbereitung.
• Große thermische Solaranlagen können zusätzlich dazu verwendet werden, solare Erträge direkt in die Heizung oder das Erdreich einzuspeisen. Das bietet folgende Vorteile:
  • Überhitzungsschutz für den thermischen Kollektor Speicherung von Solarwärme bei geeigneten Untergrundverhältnissen
  • Erhöhung der Quellentemperatur beim Wärmepumpenbetrieb, um durch die höhere Quellentemperatur die Leistungszahl sowie die thermische Abgabeleistung zu verbessern
  • Erdabsorber auf kleinen Grundstücken können wieder regeneriert werden, um einer zunehmenden Vereisung entgegenzuwirken.
• Der Ertrag thermischer Solaranlagen steigt mit sinkenden Temperaturanforderungen. Auch Wärmepumpen verlangen Niedertemperatur-Wärmeverteilsysteme für einen effizienten Betrieb.

Solar erzeugte Temperaturen von 10-20°C können für Heizzwecke nicht genutzt werden. Sie würden jedoch die Leistungszahl einer Wärmepumpe wesentlich erhöhen. Der solare Ertrag ist bei niedrigen Temperaturen im Kollektor wesentlich höher. Beispielsweise könnte ein Kollektor im Januar pro Quadratmeter bei Temperaturen von 20°C 19,7 kWh ernten, bei 40°C 12,2 und bei 60°C nur noch 6,7 kWh!

Je nach dem konkreten Anwendungsfall (Wärmebedarf, Heizwassertemperatur) kann es günstiger sein, die Erträge direkt dazu zu verwenden, die Quellentemperatur zu erhöhen und damit die Leistungszahl der Wärmepumpe zu verbessern oder aber das Gebäude damit zu beheizen.

Folgende Abschätzung soll verdeutlichen, welche Nutzung energetisch sinnvoller ist:
Im betrachteten Projekt benötigte die Heizung Temperaturen von 40°C. Im Januar wurden für die Heizung 1562 kWh benötigt. Davon konnte die große Solaranlage bei Direkteinspeisung in die Heizung 209 kWh erbringen. Der Rest wurde über die Solewärmepumpe bei normalen Quellentemperaturen mit einer Leistungszahl von 4,33 erbracht. Im zweiten Fall wärmte die Solaranlage die Sole für die Wärmepumpe auf 15°C vor, so daß die Wärmepumpe mit einer Leistungszahl von 6,0 arbeiten konnte. Die Solaranlage konnte bei diesen niedrigeren Temperaturen 363 kWh erzeugen. Vergleicht man den Stromeinsatz bei beiden Varianten, so ergibt sich ein Stromverbrauch von 313 kWh im Fall 1 gegenüber den 260 kWh aus Variante II. Nicht in jedem Fall ist das jedoch die effizienteste Lösung: Wenn der Ertrag der thermischen Solaranlage fast für die Heizung ausreicht oder während der Sperrzeiten im Wärmepumpensondertarif sollte die solare Wärme lieber direkt in den Heizkreis eingebracht werden.

Interessenten und Nutzer verfügen mit dem WP-OPT^©-Solarmodul jetzt über ein entsprechendes Berechnungshilfsmittel für die Optimierung derartiger Anlagenkonfigurationen.