Solarspeicher Größe berechnen

Eine Solarthermie Anlage produziert nur einige Stunden am Tag Energie, oft in den Zeiten, in denen sie nicht gebraucht wird. Deshalb ist ein leistungsfähiger Solarspeicher unabdingbar, um die erzeugte Wärme für den Abend oder den nächsten Tag vorzuhalten. Größe und Auslegung müssen genau berechnet werden.

Solarspeicher Größe berechnen - Auslegung von Solarthermie Speichern

Um die Auslegung eines Solarspeichers zu berechnen, ist die benötigte Energiemenge ein wichtiger Faktor. Sie ergibt sich aus:

  • täglicher Wasserbedarf
  • Ausgangstemperatur des Wassers, das erwärmt werden soll
    Wenn Kaltwasser erwärmt wird, wird z. B. mehr Energie benötigt, als wenn bereits angewärmtes Rücklaufwasser aus einer Heizung im Solarspeicher erwärmt wird.
  • Wärmeverluste
    Trotz guter Isolation haben Solarspeicher Wärmeverluste, die bei der Berechnung der Auslegung mit berücksichtigt werden müssen. Sie unterscheiden sich in Bereitschaftswärmeverluste (in kWh/d, DIN 4753-8) und in die Wärmeverlustrate (in W/K, DIN V ENV 12977-3). Wenn Solarthermie Speicher und Anschlüsse optimal installiert sind, betragen die Wärmeverluste in einem Einfamilienhaus zwischen 1,5 und 3 kWh/d.
  • Verluste durch Zirkulation
    Solarspeicher sind meist schlank und hoch, so dass sich das gespeicherte Wasser gut in Schichten ablegen kann. Dabei steigt das leichtere warme Wasser nach oben, das kalte Wasser bleibt am Boden des Solarspeichers. Kommt es doch zu Zirkulation, ist eine höhere Energiemenge zur Erwärmung des Wassers notwendig.

Wenn eine hohe solare Deckungsrate erreicht werden soll, wird bei der Berechnung der Solarspeicher Auslegung die doppelte Energiemenge eines Tages angenommen.

Solarspeicher: Formel für die Berechnung der Auslegung

m = Q / (cw x ΔT)

  • m: Solarspeicher Größe in Litern
  • Q: Energiemenge
  • cw: Wärmekapazität des Wassers
    Hierbei handelt es sich um eine Konstante. Für die Solarspeicher Auslegung rechnet man mit cw = 1,163 Wh/(kg·K).
  • ΔT: Temperaturdifferrenz
    Die Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauf- und der Rücklauftemperatur im Solarspeicher bezeichnet man auch als Temperaturspreizung. Je größer die Temperaturspreizung ist, umso höher ist der nutzbare Energieinhalt pro Liter im Solarspeicher.

Solarspeicher Größe und Auslegung: Beispiel für die Berechnung

Die vierköpfige Familie Müller lebt in einem Einfamilienhaus. Legt man den Durchschnittswert zugrunde, hat sie einen täglichen Warmwasserbedarf (60°C) von 112 l. Das Kaltwasser der Familie ist 10°C kalt, um die erforderlichen 60°C zu erreichen sind 6,5 kWh Energie notwendig. Um Wärmeverluste und Zirkulation auszugleichen, sind weitere 3 kWh erforderlich. Zusammen sind das 9,5 kWh. Da eine hohe solare Deckungsrate erreicht werden soll, soll die doppelte Energiemenge eines Tages gespeichert werden, also 19 kWh.

Die Größe und Auslegung des Solarspeichers hängt von der Temperatur des Wassers im Solarspeicher, also der Temperaturdifferen ab. Je höher die Temperatur, umso geringer kann die Auslegung sein.

Speichertemperatur 60°C:
19.000 Wh / (1,16 Wh/(kg x K) x 50 K) = 328 l

(Berechnungsgrundlage: Viessmann)

Die verschiedenen Einflussfaktoren auf die  Auslegung einer Solarthermie Anlage und den Solarspeicher bestimmt je nach Einzelfall der Solarthermie Fachbetrieb.


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Autor: Thorben Frahm