Heizen mit dem Solar - Luftkollektor - Energie Sparen mit der Sonnenheizung
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Erfahrungen mit solaren Luftkollektoren
Technik - Leistung - Vorteile
Begrifflichkeiten:
Luftkollektor, Warmluftkollektor, Solar Luft Kollektor
In einem Solar Luftkollektor wird Sonnenlicht in Wärme umgewandelt. Dies erfolgt über ein Absorberblech aus geschwärztem Metall, vorzugsweise aus Aluminium, alternativ kommen selektiv beschichtete Bleche zum Einsatz. Die auf bis zu 120 Grad erhitzten Bleche werden mittels kühler Aussenluft, welche in einem Hohlraum hinter dem Blech geleitet werden, gekühlt - dadurch wird die Luft bis auf 60 Grad C erwärmt. Die erwärmte Luft wird direkt in das zu beheizende Gebäude geblasen.
Ein Warmwasserkollektor funktioniert vom Prinzip genauso, allerdings wird hier als Kühlmedium Wasser verwendet und die Nutzung der gewonnenen Wärme kann nur durch Integration des Kollektors in ein bestehendes Heizsystem erfolgen.
Wenn Sie regelmäßig bewohnte Gebäude mit einem Luftkollektor beheizen bzw. belüften wollen, dann kommen Sie um den Einsatz eines Schalldämpfers nicht herum. Auch der Einbau einer Rückschlagklappe ist empfehlenswert.
Ich habe viele Projekte die z.B. in Balkone integriert werden, die in Giebelwände in Dreiecksform verbaut oder als gekoppelte Fläche in die Fassade integriert wurden. Hier stoßen Sie bei gekauften Luftkollektoren schnell an die Grenzen.
Für eine unproblematische Nutzung und eine effektive Wärmeenergieerzeugung sollte der Kollektor an die Wand montiert werden, aber auch eine Dachmontage ist problemlos möglich.
Der Luftkollektor erzeugt eine warme trockene Frischluft, die sich durch folgende Eigenschaften auszeichnet:
D.H. im konkreten, der Lüfter wird nun eingeschaltet, um die Luft durch den Kollektor zu führen und in den Raum zu fördern. Um das “Einschalten“ nicht manuell durchführen zu müssen gibt es verschiedene Regeltechniken.
1) Regelung über eine Solarzelle, wir gehen davon aus, wenn die Sonne scheint ist der Kollektor erwämt. Die Solarzelle produziert dann auch die Energie den angeschlossenen Lüfter mit Strom zu versorgen. Das funktioniert im Prinzip auch, nur nicht effektiv genug. Diese Lösung sollte ausschließlich zur Belüftung von Ferienwohnungen oder Kellerräumen verwendet werden. Exakte Einschalt- und Abschaltpunkte lassen sich hiermit nicht fixiren.
2) Regelung über einen Differenz bzw. Zweipunktregler
Diese Differenzregler vergleichen Raum- und Kollektortemperatur. Erst wenn die Kollektortemperatur größer ist wie die Raumtemperatur wird der Lüfter eingeschaltet. Teure Differenzregler verfügen noch über eine einstellbare Hysteresekurve, somit lassen sich 2 Temperaturpunkte einstellen: Lüfter Einschalten bei 6 Grad Unterschied und Lüfter ausschalten bei 1 Grad Unterschied. Somit werden undefinierte Zustände vermieden und der Wärmeertrag des Luftkollektors optimal genutzt. (z.B. Towitek Regler, Full Gauge RIL oder Microsol II Plus)
3) AIR TDC von Sorel
Der AIR TDC ist der modernste aber auch der einzige reine Luftkollektorregler auf dem Markt. Der AIR TDC bietet eine Fülle von Einstelloptionen, um eine Luftkollektoranlage optimal zu steuern. Neben einem fein justierbaren Differenzregler, ist eine PWM bzw. 0-10 Volt Motorsteuerung verbaut, eine grafische Anzeige für eine Vielzahl von Parametern und eine Nachtkühlfunktion runden das Paket ab.
Die Verwendung von Kunststoffrohen wie z.B. HT und KG Rohren entsprechen nicht der DIN, eignen sich aber auch für die Luftführung. Auf Nachfrage beim Hersteller zu evt. Ausdünstungen bei der Verwendung dieser Rohre hat die Fa. Ostendorf eine umfangreiche Untersuchung auf Schadstoffe und auch zur Schimmelbildung durchgeführt, ohne dass Emissionen festgestellt wurden. Das deckt sich auch mit meiner in Auftrag gegebenen Analyse eines HT Rohres bei einer Temperatur von 90 Grad. Grundsätzlich ist der Einsatz dieser Rohre allerdings nach DIN zurzeit nicht freigegeben.
Ein Warmwasserkollektor funktioniert vom Prinzip genauso, allerdings wird hier als Kühlmedium Wasser verwendet und die Nutzung der gewonnenen Wärme kann nur durch Integration des Kollektors in ein bestehendes Heizsystem erfolgen.
Abgrenzung Luftkollektor – solares Luftheizsystem
Der Luftkollektor ist der eigentliche Wärmegenerator, der das Sonnenlicht in Wärme wandelt und mittels integriertem Lüfter in das Gebäude einbläst, ein solares Luftheizsystem ist ein komplettes System welches die Steuerung, die Verrohrung incl. der Rückschlagklappen und evt. einem Speichersystem umfasst.Wenn Sie regelmäßig bewohnte Gebäude mit einem Luftkollektor beheizen bzw. belüften wollen, dann kommen Sie um den Einsatz eines Schalldämpfers nicht herum. Auch der Einbau einer Rückschlagklappe ist empfehlenswert.
Selbstbau vs Kauf
Hier scheiden sich die Geister, wenn sie einen kleinen preiswerten Kollektor zur Belüftung suchen, der eine Größe von 0,5 – 0,7 qm aufweist und eine Leistung um die 300 - 500 Watt dann ist der Kauf sicherlich die preiswertere Lösung, da es beim Selbstbau fast unerheblich ist, ob man einen 1 qm oder einen 2-2,5 qm großen Luftkollektor baut. Die einzelnen Bauteile sind dann nicht wesentlich teurer. Wenn sie aber mit dem Gedanken spielen einen 2 qm oder noch größeren Kollektor als solares Luftheizsystem mit einem Rohrsystem zu realisieren, dann ist der Selbstbau eines solaren Luftkollektors sicherlich eine interessante Variante, zumal dann Anpassungen an die jeweiligen Gegebenheiten vor Ort erfolgen können.Ich habe viele Projekte die z.B. in Balkone integriert werden, die in Giebelwände in Dreiecksform verbaut oder als gekoppelte Fläche in die Fassade integriert wurden. Hier stoßen Sie bei gekauften Luftkollektoren schnell an die Grenzen.
Erfahrungen mit den von mir entwickelten und getesteten Luftkollektoren
Der Warmluftkollektor ist ein einfaches System, welches sich an jedes bestehendes Gebäude mit südlicher Ausrichtung nachrüsten läßt.Für eine unproblematische Nutzung und eine effektive Wärmeenergieerzeugung sollte der Kollektor an die Wand montiert werden, aber auch eine Dachmontage ist problemlos möglich.
Der Luftkollektor erzeugt eine warme trockene Frischluft, die sich durch folgende Eigenschaften auszeichnet:
- geringer CO2 Wert, die Luft hat hier Frischlufteigenschaften
- geringe Luftfeuchtigkeit (3-10 %) - beugt Schimmelbildung und muffigen Gerüchen vor
- Angenehme Lufttemperatur die einen Wärmeeffekt beim Menschen hervorruft.
Luftkollektor für Trocknungszwecke einsetzen
Neben der Gebäudebeheizung eignet sich der Luftkollektor zur Trocknung von Räumen. Hier zeigen die Erfahrungen das vorwiegend Kellerräume und Garagen trocken gehalten werden. Im Keller beugt das Schimmelbildung vor, in Garagen werden Fahrzeuge vor Korrosion geschützt. Gerade für die Überwinterung von Oldtimern bzw. Youngtimern, die keinen so guten Korrosionsschutz wie moderne Fahrzeuge besitzen, zeichnet sich die Belüftung mittels Luftkollekoren aus. Hier ist allerdings darauf zu achten, das die Luft bodennah eingeblasen wird, wie ich es beim S-Line Luftkollektor realisiert habe und dass an der gegenüberliegenden Einblasseite des Raumes die Luft wieder abgesaugt wird, vorzugsweise in einer Höhe von ca. 2 m. Somit ist gewährleistet, dass die Luft quer durch den Raum strömt und die Fahrzeuge optimal trocken halten kann.Kühlen mit dem Luftkollektor
Ein interessantes Thema, welches immer wieder zu lesen ist. Der Kollektor dient in der Nacht als Kühlgerät, in dem er im Sommer nachts arbeitet und abgekühlte Außenluft einbläst. Zu beachten ist allerdings, dass Luft ein schlechter Energiespeicher ist. D.h. Sie benötigen sehr große Volumenströme, um das Gebäude nachts zu kühlen. Der Lüfter kleinerer Kollektoren wälzt in der Regel gerade einmal 60-90 cbm/h um, hiermit wird der Kühleffekt größerer Räume ausbleiben. Erfahrungsgemäß sollte das Luftvolumen bei ca. 250 – 300 cbm/h liegen, um größere Gebäude bzw. Räume herunter zu kühlen. Mit einer Fensterquerlüftung erreichen Sie in der Regel wesentlich bessere Kühlergebnisse.Die passende Steuerung für den Luftkollektor
Sobald genügend Lichtenergie auf den Luftkollektor trifft und sich das Absorberblech entsprechend erwärmt hat kann der Heizprozess beginnen.D.H. im konkreten, der Lüfter wird nun eingeschaltet, um die Luft durch den Kollektor zu führen und in den Raum zu fördern. Um das “Einschalten“ nicht manuell durchführen zu müssen gibt es verschiedene Regeltechniken.
1) Regelung über eine Solarzelle, wir gehen davon aus, wenn die Sonne scheint ist der Kollektor erwämt. Die Solarzelle produziert dann auch die Energie den angeschlossenen Lüfter mit Strom zu versorgen. Das funktioniert im Prinzip auch, nur nicht effektiv genug. Diese Lösung sollte ausschließlich zur Belüftung von Ferienwohnungen oder Kellerräumen verwendet werden. Exakte Einschalt- und Abschaltpunkte lassen sich hiermit nicht fixiren.
2) Regelung über einen Differenz bzw. Zweipunktregler
Diese Differenzregler vergleichen Raum- und Kollektortemperatur. Erst wenn die Kollektortemperatur größer ist wie die Raumtemperatur wird der Lüfter eingeschaltet. Teure Differenzregler verfügen noch über eine einstellbare Hysteresekurve, somit lassen sich 2 Temperaturpunkte einstellen: Lüfter Einschalten bei 6 Grad Unterschied und Lüfter ausschalten bei 1 Grad Unterschied. Somit werden undefinierte Zustände vermieden und der Wärmeertrag des Luftkollektors optimal genutzt. (z.B. Towitek Regler, Full Gauge RIL oder Microsol II Plus)
3) AIR TDC von Sorel
Der AIR TDC ist der modernste aber auch der einzige reine Luftkollektorregler auf dem Markt. Der AIR TDC bietet eine Fülle von Einstelloptionen, um eine Luftkollektoranlage optimal zu steuern. Neben einem fein justierbaren Differenzregler, ist eine PWM bzw. 0-10 Volt Motorsteuerung verbaut, eine grafische Anzeige für eine Vielzahl von Parametern und eine Nachtkühlfunktion runden das Paket ab.
Verrohrung - Metall oder Kunststoff
In der Klima und Lüftungstechnik werden in der Regel dünne Blechrohre aus verzinktem Material verbaut. Diese Wickelfalzrohre sind nach DIN für die Förderung von Raumluft zugelassen. Das gilt ebenso für alle zusätzlichen Teile wie Bögen, Abzweige, Schalldämpfer, Rückschlagklappen usw.Die Verwendung von Kunststoffrohen wie z.B. HT und KG Rohren entsprechen nicht der DIN, eignen sich aber auch für die Luftführung. Auf Nachfrage beim Hersteller zu evt. Ausdünstungen bei der Verwendung dieser Rohre hat die Fa. Ostendorf eine umfangreiche Untersuchung auf Schadstoffe und auch zur Schimmelbildung durchgeführt, ohne dass Emissionen festgestellt wurden. Das deckt sich auch mit meiner in Auftrag gegebenen Analyse eines HT Rohres bei einer Temperatur von 90 Grad. Grundsätzlich ist der Einsatz dieser Rohre allerdings nach DIN zurzeit nicht freigegeben.