Solar-Warmwasserbereitersystem

Viele Leute glauben, dass die Wärmepumpe kein richtiges „solarbetriebenes“ System ist, weil sie keine Kollektoren verwendet. Diese Leute liegen falsch! Wärmepumpensysteme benötigen keine Solarkollektoren, da sie eine andere Art von Sonnenenergie nutzen. Während „herkömmliche“ Solarwarmwassersysteme Sonnenlicht zum Erhitzen des Wassers benötigen, entziehen Wärmepumpen der Luft um uns herum Sonnenwärme und nutzen diese Wärme, um die Wassertemperatur zu erhöhen. Auch wenn es unwahrscheinlich klingt, gibt es tatsächlich genug Wärme in der Umgebungsluft – selbst an einem Wintertag –, um Ihr Wasser bis zum Kochen zu erhitzen!
Wärmepumpensysteme nutzen zwar Strom, um der Luft Wärme zu entziehen und sie auf Ihr Wasser zu übertragen (sie sind im Grunde Klimaanlagen im „Heizmodus“), aber sie verbrauchen auf diese Weise etwa 75 % weniger Strom, um Ihr Wasser zu erhitzen – im Vergleich zu ein herkömmlicher elektrischer Warmwasserbereiter.
Hier ist ein typisches Wärmepumpensystem – Sie sehen die Ähnlichkeiten zu einer Klimaanlage!

Diese Art von System ist in Japan, Israel und Australien am weitesten verbreitet, wo in den letzten 30 Jahren Millionen von Wohn- und Gewerbesystemen installiert wurden. Wie das ICS-System eliminiert das Thermosiphonsystem das Zirkulations- und Kontrollsystem.
Die Zirkulation erfolgt jedoch durch das Thermosiphon-Prinzip: Der Warmwasserspeicher befindet sich höher als der Solarkollektor und eine Zirkulationsströmung wird induziert, wenn das kälteste Wasser am Boden des Speichertanks durch die Schwerkraft durch eine Zirkulationsleitung in den Boden des Speichertanks fällt Solarkollektorplatte, wo es erhitzt wird und aufsteigt. Das im Solarkollektorpaneel erwärmte Wasser steigt in einer Zirkulationsleitung zu einem hohen Punkt im Wasserspeichertank.

Drainback-Systeme verfügen über einige weitere Komponenten, sind jedoch speziell für den ausfallsicheren Betrieb in Klimazonen mit häufigem Gefrieren während des kältesten Winterwetters konzipiert. Der Solarkollektor und das Steuerungssystem sind die gleichen wie beim Direktzirkulationssystem. Allerdings zirkuliert eine Frostschutzlösung durch den Solarkollektor und zurück in einen Wärmetauscher im Warmwasserspeicher. Der Einbau eines Wärmetauschers erhöht die Kosten des Systems und verursacht einen gewissen Energieverlust bei der Wärmeübertragung. In Kombination mit der Tatsache, dass diese Systeme typischerweise in höheren Breitengraden installiert werden, wo die einfallende Sonneneinstrahlung reduziert ist, entsteht indirektes Solarwasser Heizung ist weniger rentabel als ihr Verwandter mit direkter Zirkulation.
Wie beim Direktsystem vergleicht ein elektronisches Steuersystem die Temperatur eines Sensors am Solarkollektor mit der Temperatur eines Sensors am Boden des Warmwasserspeichers (dort, wo sich das kälteste Wasser befindet). Wenn die Temperatur des Solarkollektors um einen vorgegebenen Unterschied (zum Beispiel vier Grad) wärmer ist als das Wasser am Boden des Tanks, schaltet die elektronische Steuerung eine kleine Pumpe ein. Im Drainback-System zirkuliert die Flüssigkeit jedoch durch den Solarkollektor wird im Warmwasserspeicher vom Trinkwasser getrennt.
Entweder Wasser oder eine Glykollösung wird durch den Solarkollektor und einen Drainback-Tank zirkuliert. Wenn die Pumpe stoppt, „fließt“ die Flüssigkeit im Solarkollektor in den Drainback-Tank zurück und lässt den Solarkollektor leer, wenn keine Flüssigkeit durch ihn zirkuliert. Eine zweite Umwälzpumpe zirkuliert Trinkwasser aus dem Warmwasserspeicher durch einen Wärmetauscher im Drainback-Tank.

Integrierte Kollektorspeichersysteme, auch „Batch“-Solarheizungen genannt, vereinen den Warmwasserspeicher und die Solarkollektoroberfläche in einer einzigen Komponente, sodass keine Umwälzpumpen oder automatischen Steuerungssysteme erforderlich sind. In seiner einfachsten Implementierung ist ein schwarz gestrichener Wasserspeichertank, der im Sonnenlicht steht, ein rudimentäres ICS-System.
Diese Art von System eignet sich am besten als Vorwärmer für einen herkömmlichen oder Durchlauferhitzer. Die Kaltwasserleitung, die den herkömmlichen Warmwasserbereiter speist, wird umgeleitet und zunächst durch das ICS-Solarmodul geleitet. Die Zirkulation erfolgt über den Netzdruck. Mit anderen Worten: Wenn heißes Wasser aus dem herkömmlichen Warmwasserbereiter entnommen wird, wird der Speichertank mit solarwarmem Wasser statt mit kaltem Wasser aufgefüllt. Dadurch muss die Elektro- oder Gasheizung wesentlich weniger arbeiten.

Dies wird auch als „aktives“ oder „offenes Kreislaufsystem“ bezeichnet und ist der Systemtyp, der am häufigsten in den zentralen und südlichen Gebieten Floridas und anderen frostfreien Sonnengürtelklimazonen in den Vereinigten Staaten installiert wird.
Beim Direktsystem vergleicht ein elektronisches Steuersystem die Temperatur eines Sensors am Solarkollektor mit der Temperatur eines Sensors am Boden des Warmwasserspeichers (dort, wo sich das kälteste Wasser befindet). Wenn die Temperatur des Solarkollektors um einen vorgegebenen Unterschied (zum Beispiel vier Grad) wärmer ist als das Wasser am Boden des Tanks, schaltet die elektronische Steuerung eine kleine Pumpe ein, die kaltes Wasser vom Boden des Warmwasserspeichers ansaugt und zirkuliert es durch den Solarkollektor. Solarerwärmtes Wasser wird oben in den Tank zurückgeführt.
Die Umwälzpumpe ist sehr klein und verbraucht normalerweise etwa die gleiche Menge Strom wie eine 100-Watt-Glühbirne. Eine andere Version dieses Systems verwendet ein kleines Photovoltaik-Panel (Solarelektrik), um eine Gleichstrom-Umwälzpumpe zu betreiben.