Projekt 18605/01

Vergleichende Untersuchungen an thermischen Solaranlagen

Projektträger

Stiftung Warentest
Lützowplatz 11 - 13
10785 Berlin
Telefon: 030/2631-2262

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Thermische Solaranlagen für die Trinkwassererwärmung und für die Heizungsunterstützung (Kombianlagen) dringen zunehmend ein in das Bewusstsein von Verbrauchern, entsprechend nimmt die Marktbedeutung zu.
Den potenziellen Anwendern sollte eine umfassende Information über die praxisbezogene Leistungsfähigkeit dieser Anlagen, sowie von Kollektoren, Speichern und Regelungen, gegeben werden. Ergänzt wurde der Test durch Warenkunden und redaktionelle Beiträge über thermische Solaranlagen und deren Komponenten.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenNach intensiven Marktrecherchen sowie unter Berücksichtigung der am Markt verfügbaren Produkte wurden insgesamt 16 Solaranlagen zur Trinkwassererwärmung und 10 Kombianlagen für Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung einem vergleichenden Warentest unterzogen. Für die Trinkwassererwärmung wurde nach dem DST-Verfahren (Dynamischer Systemtest), entsprechend EN V 12976-2 und für die Kombianlagen nach dem CTSS- Verfahren (Komponentenorientiertes Testverfahren), entsprechend EN V 12977-2, vorgegangen. Referenzbedingungen für den Jahresenergiebedarf waren Wetterdaten Würzburg und ein Vierpersonenhaushalt. Die Trinkwasseranlagen wurden als Komplettanlagen für jeweils mindestens einen Monat in einem praxisgerechten Versuchaufbau unter realen Bedingungen im Freifeld getestet. Für die Kombianlagen wurden die Komponenten gemessen, mit den ermittelten Kennwerten der einzelnen Komponenten in Verbindung mit dem Simulationsprogramm TRYNSYS das Verhalten der gesamten Solaranlage nachgebildet und validiert.
Die Untersuchung der Anlagen wurde von der Universität Stuttgart, Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW), durchgeführt. Die Veröffentlichung und Verbreitung der Ergebnisse erfolgte in der Zeitschrift test, im Internet und in Sonderpublikationen der Stiftung Warentest.


Ergebnisse und Diskussion

Es wurde untersucht, welche Fortschritte beim technischen Stand von thermischen Solaranlagen gegenüber der Testveröffentlichung von 3/ 1998 erreicht wurden und welche anteiligen Energieeinsparungen für den Verbraucher heute zu erwarten sind. Die Untersuchungen bezogen sich auf Anlagen zur Trinkwassererwärmung und auf Anlagen zur Heizungsunterstützung.
Für die Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung sollte unter dem Begriff Einsparung am jährlichen Energiebedarf festgestellt werden, welche Brennstoffmengen gegenüber vergleichbaren konventionellen Anlagen eingespart werden können. Bei solaren Warmwasseranlagen wurden bis 62 % des Energieverbrauchs der Warmwassererzeugung und bei der solaren Heizungsunterstützung bis 29 % des gesamten Wärmeverbrauchs eingespart.
Die Konkurrenz von Flachkollektor- und Röhrenanbietern konnte durch die gefundenen Ergebnisse ge-dämpft werden, Anlagen mit beiden Kollektortypen lieferten annähernd vergleichbare Ergebnisse. Gegenüber Flachkollektoren liegen die Anschaffungskosten von Anlagen mit Röhrenkollektoren jedoch in der Regel höher.
Bei den Warmwasseranlagen wurde der gemittelte tägliche Warmwasserbedarf einer vierköpfigen Normalfamilie mit 200 Litern, bei 45 °C, angenommen. Das entspricht einem Energiebedarf von etwa 4200 kWh pro Jahr beziehungsweise 420 Litern Heizöl oder 420 m³ Gas. Die sechzehn untersuchten Anlagen mit einer wirksamen Kollektorfläche von 3,2 bis 5,7 m² und nutzbarem Speichervolumen von 270 bis 420 Litern ersparten von dieser Brennstoffmenge zwischen 55 und 62 %. Bei größer werdenden Kollektorflächen wurde jedoch der Nutzungsgrad der Anlagen reduziert.
Unter dem Gruppenurteil der Haupteigenschaft Leistungsfähigkeit wurde neben der Ermittlung der prozentualen Einsparung des jährlichen Energiebedarfs zusätzlich der Nutzungsgrad und die nutzbare Warmwassermenge berücksichtigt. Viermal wurde hier das Urteil sehr gut, elf mal gut und einmal befriedigend vergeben. Elf Solaranlagen wurden als Kombianlagen untersucht, sie können neben der Warmwasserbereitung die Raumheizung unterstützen und leisteten besonders in der Übergangszeit von März bis Mai und von September bis Oktober einen merklichen Anteil zur Raumheizung. Es werden bei einem von vier Personen bewohnten Musterhaus Brennstoffeinsparungen zwischen 11 und 29 % erzielt. Die Wohnfläche des Modellhauses beträgt 130 m² und entspricht dem Standard eines Niedrigenergiehauses, entsprechend der aktuellen Energieeinsparverordnung. Der jährliche Brennstoffverbrauch beträgt 1.500 Liter Öl oder 1.500 m³ Gas, wovon die untersuchten Solaranlagen 165 bis 435 Liter Öl oder m³ Gas einsparen konnten.
Die Flächen der Kollektoren betrugen zwischen 5,7 und 14,2 m², wobei die Flächen unter 10 m² vorwiegend durch Röhrenkollektoren repräsentiert wurden. Die Speichergrößen für Warmwasser und Hei-zungsunterstützung lagen zwischen 447 und 977 Litern. Jede der getesteten Kombianlagen war in Bezug auf Anlagen- und Regeltechnik unterschiedlich konzipiert. Gemeinsamkeiten waren trotzdem sicht-bar: Sieben Anlagen arbeiteten mit Rücklaufanhebung im Heiznetz und vier Anlagen mit Puffervolumen, dabei ist ein Puffervolumen vorteilhafter da längere Kessellaufzeiten erreicht werden, und eine Rücklaufanhebung ist energetisch günstiger, weil nicht ständig der komplette Speicherinhalt aufgeheizt wer-den muss. Weiterhin arbeiteten drei Anlagen mit im Speicher integrierten (Gas-) Heizkessel.
Analog zu den Warmwasseranlagen war auch bei den Kombianlagen die Haupteigenschaft die Leistungsfähigkeit, dreimal wurde hier das Urteil sehr gut, siebenmal gut und einmal befriedigend vergeben.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden ausführlich in den Veröffentlichungen der Stiftung Warentest dargestellt, insbesondere in den Heften test 4/2002 (Solaranlagen für Warmwasser) und 4/2003 (Kombi-Solaranlagen). Zusätzlich wurden komplette Tests oder Teile davon in Tageszeitungen und, Fachpublikationen veröffentlicht sowie in Rundfunk und Fernsehinterviews vorgestellt.


Fazit

Die Ergebnisse zeigen den Stand der Technik von Anlagen, besonders für Ein- und Zweifamilienhäuser, die mittlerweile technisch ausgereift sind. Einem wirtschaftlichen Betrieb sollte nichts mehr im Wege ste-hen, wenn zusätzlich Fördermaßnahmen des Bundes und der Länder ausgeschöpft werden.