Projekt 10237/01

Test 97 – Untersuchung von Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung und Raumheizung

Projektdurchführung

Stiftung Warentest
Lützowplatz 11 - 13
10785 Berlin

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Weitverbreitete Defizite in der möglichen Nutzung solarer Energien bei potentiellen Anwendern thermischer Solaranlagen sollen durch praxisgerechte Untersuchungen der Leistungsfähigkeit dieser Anlagen ausgeräumt werden. Die Untersuchung umfaßt Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung und Raumheizung (Kombianlagen) sowie die Einzelkomponenten Kollektor, Speicher und Regelung in einem vergleichenden Warentest. Ergänzt wird der Test durch Warenkunden über thermische Solaranlagen und deren Komponenten.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenNach intensiven Marktrecherchen und unter Berücksichtigung der am Markt verfügbaren Anlagentypen werden zwölf Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung und acht Kombianlagen zur Brauchwassererwärmung mit zusätzlichem Heizbetrieb ausgewählt und einem vergleichenden Warentest nach ISO 9459, Teil 5 für Brauchwassererwärmung und nach DIN V-4757, Teil 4 (Entwurf) sowie EN TC 312, Teil 6 (Entwurf) für Komponenten unterzogen. Die Anlagen werden mindestens einen Monat in einem praxisgerechten Versuchsaufbau in einer Außenanlage getestet. Unter einheitlichen Versuchs- und Referenzbedingungen (Wetterdaten Würzburg, Vierpersonen-Haushalt) wird als Ergebnis der Jahresenergieertrag der Anlagen bestimmt. Während der praktischen Versuchsdurchführung werden zusätzlich durch geeignete Meßfühler in der Anlage Meßdaten an den Komponenten Kollektor, Speicher und Regelung erfaßt und deren Kennwerte ermittelt. Mit dem Simulationsprogramm TRNSYS wird in Anlehnung an EN TC 312, Teil 6 (Entwurf) der Jahresenergieertrag aus den Komponentenkenndaten berechnet und mit dem Ergebnis des Gesamtanlagentests verglichen. Bei den Kombianlagen wird der Jahresenergieertrag allein aus den ermittelten Werten der Komponenten berechnet.
Die Untersuchungen an den Anlagen werden vom Test- und Entwicklungszentrum für Solaranlagen (TZS), Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) der Universität Stuttgart durchgeführt. Die Veröffentlichung und Verbreitung der Ergebnisse wird in der Zeitschrift test und Sonderpublikationen der STIFTUNG WARENTEST erfolgen. Dabei wird vordringlich auf die umweltrelevanten Aspekte der Nutzung alternativer Energien durch den Einsatz von Solaranlagen, insbesondere solcher mit innova-tiver Technik in den Regelungen und Speichern, hingewiesen werden.


Ergebnisse und Diskussion

Es wurde untersucht, welchen technischen Stand thermische Solaranlagen in den letzten Jahren erreicht haben und welche Energieeinsparungen für den Endverbraucher heute zu erwarten sind. Die Untersuchungen bezogen sich sowohl auf die bisher fast ausschließlich betrachteten Anlagen zur Bereitung des Warmwassers als auch auf Kombinationsanlagen zur Brauchwassererwärmung und Raumheizung, d.h. für die Heizungsunterstützung.
Neben den Themen Brauchwassererwärmung und Solaranlagen in Kombination für Warmwasserberei-tung und Heizungsunterstützung wurden Warmwasserspeicher gesondert untersucht, da die Speicher sowohl in Kombination mit Solaranlagen als auch zusammen mit einer neuen Heizungsanlage eingesetzt werden können. Moderne Speicher haben technische Neuerungen vorzuweisen, die den wirtschaftlichen Einsatz zur Deckung des Bedarfs an warmem Wasser und/oder Heizenergie ermöglichen.
Bei den Solarkollektoren wurde keine gesonderte Untersuchung durchgeführt. Jedoch ist in den Berichten ausführlich auf diese Thematik eingegangen worden, unter anderem auch in einer Marktübersicht von Solaranlagen.

Bei den Anlagen zur Brauchwassererwärmung wurde der gemittelte tägliche Warmwasserbedarf einer vierköpfigen Normalfamilie mit 200 Litern angenommen. Das entspricht einem Energiebedarf von etwa 4200 kWh pro Jahr beziehungsweise 420 Litern Heizöl oder 420 m3 Gas. Die zwölf untersuchten Anlagen mit einer wirksamen Kollektorfläche von 3,2 m2 bis 5,5 m2 und einer durchschnittlich nutzbaren Wassermenge der Speicher zwischen 250 und 300 Litern ersparten von dieser Brennstoffmenge zwi-schen 50 und 60 Prozent (solarer Deckungsanteil). Mit größer werdender Kollektorfläche und größerem Bereitschaftsteil des Speichers vergrößert sich der solare Deckungsanteil, gleichzeitig sinkt jedoch die Effizienz der Anlage.
Neben der Ermittlung der prozentualen Einsparung des jährlichen Energiebedarfes wurde zusätzlich die Effizienz der Anlage in Abhängigkeit von der wirksamen Kollektorfläche und vom Komfort durch die Warmwasserbevorratung berücksichtigt. In der Gruppe Energetische Beurteilung wurde viermal das Urteil sehr gut, fünfmal gut und dreimal zufriedenstellend vergeben.

Acht Solaranlagen zur kombinierten Brauchwassererwärmung und Raumheizung, sogenannte Kombianlagen, wurden untersucht. Sie leisten hauptsächlich in der Übergangszeit von März bis Mai und von September bis Oktober einen merklichen Anteil zur Raumheizung. Es wurden bei einem von vier Personen bewohnten Musterhaus Brennstoffeinsparungen zwischen 19,5% und 24% erzielt. Die Wohnfläche dieses Hauses betrug 128 m2 und entsprach dem Niedrigenergiestandard, d.h. es war um 20% besser gedämmt als in der aktuellen Wärmeschutzverordnung vorgeschrieben. Der jährliche Brennstoff-ver-brauch betrug ca. 1500 m3 Gas oder 1500 Liter Heizöl, wovon mit den untersuchten Solaranlagen 290 bis 360 m3 bzw. Liter eingespart werden konnten.
Die Flächen der Kollektoren betrugen zwischen 6,6 m2 (Vakuumröhrenkollektoren) und 15 m2 (Flachkollektoren). Die Speichergrößen für Heizung und Warmwasser lagen zwischen 549 und 916 Litern.
Jede der getesteten Kombianlagen war in Bezug auf Anlagen- und Regeltechnik mit einem anderen Konzept ausgestattet. Am bekanntesten ist die Gruppe der Zweispeicheranlagen, bei denen neben dem Brauchwasserspeicher noch ein weiterer Speicher für das Hei-zungswasser verwendet wird. Mit Vorrang wird hierbei der Brauchwasserspeicher vom Kollektorkreis geladen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse der Untersuchungen werden ausführlich in den Publikationen der Stiftung Warentest dargestellt, insbesondere in test 3/1998 und im Sonderheft Energie Spezial (9804). Zusätzlich wurden komplette Tests oder Teile davon in Tageszeitungen und Fachpublikationen veröffentlicht und in Rund-funk- und Fernsehinterviews vorgestellt.


Fazit

Die Ergebnisse zeigen einen Stand der Technik, der dem Pionierstadium der letzten Jahre entwachsen ist und einen wirtschaftlichen Betrieb, besonders für die Gruppe der Einfamilienhäuser, erwarten läßt. Dies gilt vornehmlich für die Brauchwassererwärmung, während bei Kombianlagen für einen kostenspa-renden Einsatz noch eine Reduzierung der Erstellungskosten erforderlich scheint.