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Heizen mit dem Solar - Luftkollektor - Energie Sparen mit der Sonnenheizung

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Info Luftkollektor


Lichtenergie in Wärme wandeln


Warmluftheizungen sind an sich nichts Neues, schon die Römer beheizten hiermit Ihre Tempelanlagen, indem Sie heißen Rauch durch mit Hohlräumen versehene Fußböden leiteten - der Vorläufer der ersten Fußbodenheizung war geboren. Selbst in Walhalla im bayrischen Donaustauf integrierte der Architekt Leo von Klenze 1840 eine Warmluftheizung. Noch heute sind zwischen den ausgestellten Büsten die runden und mit Gittern versehenen Luftzuführungen zu erkennen. Viele Industrie- oder Veranstaltungsgebäude werden heutzutage mit Luftsystemen klimatisiert. Im Sommer dient die Anlage zur Kühlung im Winter zur Heizung. Warme Luft zur Gebäudebeheizung ist allgegenwärtig. Der erste solare Warmlufkollektor wurde um 1890 in den USA erfunden und nach dem 2. Weltkrieg als das Rohöl knapp war, vermehrt in Wohngebäude in den USA eingebaut. Mit dem Fall des Rohölpreises jedoch gerieten die ersten solaren Warmluftkollektoren nach und nach in Vergessenheit.


Die Frischlufterwärmung mit Warmluftkollektoren ist eine besonders energieeffiziente Variante der Solarenergienutzung!


Als ich mich vor ca. 7 Jahren intensiver mit dem Thema solare Luftheizung & Warmluftkollektoren für unser Einfamilienhaus beschäftigte, stand im Vordergrund die Entwicklung einer einfachen Zusatzheizung, welche autark arbeitet und unabhängig von bestehenden Gebäudeheizsystemen verbaut werden kann. Es war schnell klar, dass eine Warmluftkollektor Heizung lediglich als Zusatzheizung fungieren kann und kein bestehendes konventionelles Heizsystem ersetzt. Alledings gerade in der Übergangszeit im Herbst & Frühjahr trägt der Warmluftkollektor dazu bei, dass effektiv Energie gespart werden kann. Aber auch in den 3 Wintermonaten wird an sonnigen Hochdrucktagen viel Wärmenergie geerntet - in unserem Fall kann an solchen Tagen auch bei starken Minusgraden die Heizung tagsüber ausgeschaltet bleiben. Allerdings ist hier die Vorraussetzung nach einer genügend dimensionierten Anlage mit einer optimalen Ausrichtung nach Süden.


Inzwischen sind bereits fünf Solar-Luftkollektortypen von mir entwickelt und getestet worden, die allesamt leicht nachzubauen sind.

Seit Oktober 2009 befindet sich der Fassadenkollektor im Betrieb (z.Zt. 5.310 Bh). Mit knapp 5,0 m² Absorberfläche lassen sich an sonnigen Herbst- und Frühjahrstagen ca. 7-28 kWh pro Tag an Wärmenergie erzeugen, an solchen Tagen ersetzt der Kollektor komplett die herkömmliche Heizungsanlage. Der zusätzliche Einsatz eines Warmluftspeichers auf PCM Basis ermöglicht die Speicherung von ca. 4-6 kWh an Wärmeenergie, um diese für die Nacht zwischenzupuffern.

Mit diesem solaren Luftheizsystem beheizen wir zusätzlich neben unserem Holzofen unser schwedisches Wohnhaus. Gerade in der Übergangszeit lässt sich somit Energie einsparen. Mit dem Fassadenkollektor erreichen wir eine Energieeinsparung von etwa 17-20%.

Zahlreiche Fragen von Interessierten und auch die allgegenwärtige Diskussion zum Stichwort - Klimawandel - und was wir dagegen tun können, haben mich bestärkt, meine Erfahrungen, Messergebnisse und Berechnungen zu dokumentieren. Dank der Unterstützung meiner Familie sind daraus die verschiedenen Bauanleitungen entstanden, die über den Trubadu-Luftkollektror-Shop bestellbar sind.




Die Bauanleitungen



In der 3. überarbeiteten Auflage der Bauanleitung “Der Solar Luftkollektor“ stellen wir drei preiswert nachzubauende Kollektortypen vor - einen Kollektor mit Absorber aus Stahlblech (Typ 1), einen Kollektor mit selektiv beschichtetem Blech (Typ 2) sowie den Fensterkollektor. Diese eignen sich als Einstieg in die Materie und zur Beheizung von Garagen oder Gartenhäusern.

Die Bauanleitung “Der Fassadenkollektor“ beschreibt den Aufbau eines 5,0 m² großen Kollektors mit Frisch- und Umluftbetrieb sowie optimierter Luftführung. (Vorstellung in der mdr Sendung Einfach genial)

2011 erfolgte die Entwicklung des Trubadu “S-Line Kollektors“. Dieser stellt die konsequente Weiterentwicklung meiner bisher gebauten Luftkollektoren dar und erreicht max. 1.500 W an Wärmeleistung bei einem Wirkungsgrad von > 75%. Der S-Line Kollektor wird in einer Kleinserie auch als Bausatz angeboten. Zusätzlich wurde der Nachbau auf einer 80 min DVD - 3-sprachig (Film & pdf Bauanleitung) - dokumentiert.

Die Bauanleitung “PCM Warmluftspeicher“ beschreibt einen effektiven und bisher einzigartigen Warmluftspeicher, der eine Speicherkapazität von ca. 3-5 kWh besitzt und sich gut mit dem Fassadenkollektor oder dem S-Line Kollektor kombinieren lässt, leider sind die Speicherelemente mit 18 EUR/St noch relativ teuer.

Ergänzt werden alle Bauanleitungen durch umfangreiche Kapitel zum Thema Lüfter, Solarstrahlung und Wärmephysik. Grundsätzlich bestehen die Bauanleitungen aus zwei Teilen: “Teil 1“ enthält das notwendige Hintergrundwissen nebst Berechnungstabellen. Im “Teil 2“ wird anhand einer Vielzahl von Fotos der Nachbau Schritt für Schritt erläutert. Eine ausführliche Stückliste ist Bestandteil jeder Bauanleitung. Inzwischen wurden weit über 3.500 Bauanleitungen in alle Teile der Welt verkauft.

Beim Luftkollektor Aufbau habe ich die Schwerpunkte auf eine einfache, effektive und optisch ansprechende Konstruktion gelegt, alle Bauteile sind unproblematisch zu beschaffen (meist aus dem Baumarkt, dem Fachhandel oder im Trubadu Luftkollektorshop). Der Nachbau sollte von jedem/jeder Hobbyhandwerker(in) zu meistern sein.

Gerne können Sie sich einen ersten Eindruck ersten Eindruck zu den Nachbauprojekten im Trubadu Shop verschaffen, hier steht zu jeder Bauanleitung auch eine Leseprobe als Download zur Verfügung. Weitere Informationen finden Sie unter den folgenden Links:





Allgemeine Infos zur Warmlufterzeugung durch Sonnenstrahlung

In etwa 900-1000 W/m² beträgt die solare Lichtstrahlung der Sonne im nördlichen Teil Deutschlands wo unsere Familie wohnt. Im Durchschnitt scheint hier die Sonnen an ca. 1.400 Stunden pro Jahr, dies entspricht in etwa einem Energieertrag von 1.200 kWh/m² und Jahr.

Ein Weg diese Sonnenstrahlung effektiv zu nutzen ist die direkte Erwärmung von Luft, um diese zur Heizung von Wohnräumen zu verwenden, möglich wird dies mit solaren Luftkollektoren. Berücksichtigt man die Umwandlungsverluste eines Warmluftkollektors von ca. 25-40 % so stehen immerhin ca. 600-750 kWh/m² und Jahr Wärmeenergie zur Verfügung. Im Winterhalbjahr von Sep-März können wir davon ca. 220-350 kWh/m² Kollektorfläche zur Beheizung von Gebäuden verwenden. (Die Werte beziehen sich jeweils auf einen Quadratmeter Kollektorfläche)

Luftkollektoranlagen zur Raumheizung kommen mit vergleichsweise niedrigen Temperaturen aus, denn die Kollektortemperatur muss lediglich über der Lufttemperatur im zu erwärmenden Raum liegen. Wird die Frischluft vorgewärmt und dem Gebäude zugeführt, so sind die solaren Lufterhitzer selbst bei geringer Sonneneinstrahlung bereits energetisch wirksam und sehr effizient. Jede Temperaturerhöhung im Solarkollektor und sei sie noch so gering, wird somit zur Raumheizung genutzt. Dies ist ein enormer Vorteil gegenüber gewöhnlichen Warmwasserkollektoranlagen zur Heizungsunterstützung, welche zumeist in den Heizungskreis von Radiatoren- oder in Fußbodenheizungen einspeisen - hier sind je nach Art der Wärmeverteilung Temperaturen von mindestens 30-55°;;;;;;;;;;;;C notwendig. Konstruktiv einfache Kollektoren reichen für die Frischlufterwärmung aus. Damit sind die energieeffizienten Frischluftsysteme auch kostengünstig herzustellen und für den Nachbau bestens geeignet.

Nach dem Stand der Technik können so in etwa 5 bis 2o % der Hauswärmeversorgung bei einer Kollektorfläche von 5,0 m² über solare Wärmegewinnung abgedeckt werden, dies entspricht in etwa 1.800- 2600 kWh/a an Wärmegewinn.

Für eine erste Abschätzung ob sich ein Kollektor bei Ihnen lohnt empfehlen wir die beiden Unterkapitel: Kollektorauslegung und RET Screen



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