Berechnung Solarthermie

Die präzise Auslegung und Berechnung von solarthermischen Anlagen ist ein zentraler Baustein für effiziente Wärmeversorgungskonzepte in Gebäuden und Quartieren. Dabei spielen Kollektortyp und -fläche, die hydraulische Einbindung, die erforderliche Vorlauftemperatur sowie die Dimensionierung des Pufferspeichers eine entscheidende Rolle. In Projekten mit größeren Leistungen – etwa in Mehrfamilienhäusern, Schulen, Gewerbe- und Industriebetrieben sowie in Nah- und Fernwärmenetzen – lassen sich durch die dynamische Simulation des Gesamtsystems erhebliche Betriebskosteneinsparungen realisieren. Auf dieser Basis werden Kollektorfelder und Speicher standortspezifisch auf Bedarf und Erzeugung abgestimmt, Deckungsgrade realistisch bewertet und Überhitzungsrisiken vermieden. Gleichzeitig reduziert die variantengestützte Planung Planungsrisiken und ermöglicht belastbare Entscheidungen zu Wirtschaftlichkeit, CO₂-Einsparung und Regelstrategie.

Wo wird Solarthermie eingesetzt?

Solarthermie kommt in unterschiedlichsten Anwendungen zum Einsatz und spielt eine Schlüsselrolle bei der nachhaltigen Wärmeversorgung. Typische Einsatzbereiche sind die Trinkwassererwärmung in Wohn- und Zweckbauten, die Heizungsunterstützung bei Ein- und Mehrfamilienhäusern sowie Wärmelieferungen für Schwimmbäder, Hotels oder Gewerbebetriebe. Besonders in Nahwärmenetzen und bei Solarthermie-Grossanlagen wird das hohe Potenzial zur CO₂-Einsparung und Kostensenkung genutzt. Auch Prozesswärme in Industrieunternehmen wird zunehmend über solarthermische Anlagen bereitgestellt, um fossile Energieträger zu ersetzen.

Flachkollektoren

Flachkollektoren sind mit einem flachen, selektiv beschichteten Absorber versehen, der – verglast oder unverglast – Sonnenstrahlung in Wärme für ein zirkulierendes Solarfluid umwandelt und sich besonders für Warmwasser und Heizungsunterstützung eignet.

Röhrenkollektoren

Röhrenkollektoren nutzen vakuumisolierte Glasröhren mit Absorber, wodurch Wärmeverluste stark reduziert und auch bei niedrigen Außentemperaturen hohe Temperaturen und Erträge erreicht werden.

Parabolrinnenkollektoren

Parabolrinnenkollektoren fokussieren direktes Sonnenlicht mit parabolischen Spiegeln auf ein zentrales Absorberrohr, um Hochtemperatur-Wärme für Fernwärme oder industrielle Prozesswärme effizient bereitzustellen.

Berechnung Solarthermie-Anlagen

Um eine effiziente, wirtschaftliche und langlebige Anlage zu realisieren, ist die Berechnung des nutzbaren Solarthermieertrags von entscheidender Bedeutung. Dabei sind relevante Aspekte wie Sonneneinstrahlung, Orientierung, Kollektortyp und Anwendung – beispielsweise Heizungsunterstützung oder Erdsondenregeneration – zu berücksichtigen, um korrekt dimensionierte Anlagen zu planen. Fehler in Planung oder Auslegung führen zu energetischen und finanziellen Verlusten sowie unzureichender Systemleistung. Eine professionelle Software wie Polysun bezieht lokale Klimadaten, variierende Nutzungsprofile und spezifische Gebäudeeigenschaften ein – so werden realistische Ertragsprognosen und eine sichere Dimensionierung möglich.

Warum verwenden Kunden Polysun zur Berechnung von solarthermischen Anlagen?

Ertragsberechnung unter realistischen Bedingungen

• Standortgenaue Wetterdaten
• Berücksichtigung Ausrichtung, Verschattung, Systemverluste

Kosteneinsparung und Kostensicherheit

• Wirtschaftlichkeitsanalysen und Optimierung der Betriebskosten
• Durchführung detaillierter Wirtschaftlichkeitsvergleiche zwischen verschiedenen Auslegungsvarianten unter Berücksichtigung der Investitions- und Betriebskosten.
• Ergebnisse können direkt für Förderanträge oder Angebote genutzt werden

Dimensionierung von Kollektorfeld und Pufferspeicher

• Präzise Dimensionierung der Kollektoren und Pufferspeicher auf Basis dynamischer Lastprofilen
• berücksichtigt Vorlauftemperaturen, Speicherverluste und Nutzungsprofile

Vermeidung von Fehlauslegungen und Betriebsproblemen

• Mit der zeitaufgelösten Simulation in Polysun lassen sich Temperaturverläufe, Speicherladezustände und Energieflüsse bereits in der Planungsphase detailliert visualisieren.
• Engpässen, Überhitzung oder ungenutzte Potenziale können sofort erkannt und gezielt optimiert werden.

Integration in hybride Energiesysteme

• Solarthermie wird oft mit Wärmepumpen, Heizkesseln oder PV-Anlagen oder anderen Energiequellen wie Geothermie kombiniert.
• Polysun bildet die korrekte hydraulische Einbindung und Regelung technisch anspruchsvoller Systeme ab.
• Es lässt sich einfach prüfen, welche Systemkombination den besten Wirkungsgrad und niedrigsten Energieverbrauch erzielt.

Variantenvergleich und Ergebnisberichte

• Variantenvergleich zwischen den verschiedenen Planungsvarianten
• Zeitersparnis, kundenorientierte Präsentation und Berichte, welche als Grundlage für Förderungen dienen.

Simulation von Solarthermie-Anlagen mit Kollektoren und Pufferspeicher

Für eine realitätsnahe Simulation von solarthermischen Anlagen (Solarthermieanlagen) müssen zahlreiche variable Einflüsse berücksichtigt werden – etwa die tages- und jahreszeitlich schwankende Solarstrahlung, der daraus resultierende Solarthermieertrag, das Lade- und Entladeverhalten des Pufferspeichers sowie die Abstimmung mit dem gesamten Heizsystem. Polysun ermöglicht die detaillierte Abbildung und Berechnung sowohl einzelner Kollektoren als auch großer Kollektorfelder und bietet dabei umfassende Funktionen zur Simulation verschiedener Speicherlösungen und Varianten mit unterschiedlichen Vorlauftemperaturen. Darüber hinaus können in Polysun auch hybride Energiesysteme präzise modelliert werden – beispielsweise die Kombination von Solarthermie mit Wärmepumpen, Gas-Brennwertgeräten oder Fernwärmeanschlüssen. So lässt sich das Zusammenspiel aller Wärmeerzeuger realitätsgetreu abbilden und optimieren. Das schafft eine fundierte Grundlage für die Planung von Überhitzungsschutz, den effizienten Sommerbetrieb und die Auslegung förderfähiger Gesamtsysteme.