Faustegeln, Kennwerte, Hilfestellungen für rasche Aussagen im Bereich Solarenergie + Gebäudetechnik

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1 Faustegeln, Kennwerte, Hilfestellungen für rasche Aussagen im Bereich Solarenergie + Gebäudetechnik WICHTIG: Diese Faustregeln sind als Richtwerte anzusehen und ersetzen keine fundierten Berechnungen! Sie können im Einzelfall auch stark abweichen. Für fehlende oder falsche Angaben in diesem Dokument übernimmt der Ersteller keine Verantwortung! Solaranlagen im Einfamilienhaus: Solarwärme für Brauchwarmwasser: Auslegung: - 1m2 Kollektorfläche (Flachkollektor) pro Person (oder pro 50 Liter Warmwasserbedarf/Tag à 60 C) - Bei VRK Fläche reduzieren um ca. 30%, oder Wärmeabnahme im Sommer schaffen (z.b. Pool im Freien, Heizung im Keller, schlimmstenfalls Lufterhitzer auf dem Dach, um Überwärme gleich im Solarkreis abzuführen!) - Pro m2 Kollektorfläche 100 Liter Gesamtvolumen im Boiler (bei VRK um 130 Liter). - Personen-Anzahl für Anlage-Auslegung bei EFH mit 4 5 Personen rechnen (also 4 5m2, 500 Liter)! - Ausrichtung: Ost bis West - Neigung: (mit VRK 0 90, sofern sich Absorber verdrehen lässt, oder bei CPC) - Ertrag bei 5m2 Kollektorfläche (Flachkollektor, Mittelland, Ausrichtung Süd!): Es kann mit folgenden Richtwerten gerechnet werden: o Bei 5 Personen um 2600 kwh/a (520 kwh/m2a, gut 50% solarer Deckungsgrad) o Bei 4 Personen um 2500 kwh/a (500 kwh/m2a, gut 60% solarer Deckungsgrad) o Bei 3 Personen um 2000 kwh/a (400 kwh/m2a, gut 65% solarer Deckungsgrad) o Bei 2 Personen um 1600 kwh/a (320 kwh/m2a, bis 80% solarer Deckungsgrad) Solarwärme für BWW + Heizungsunterstützung: Auslegung: - Min. 10m2 / 900 Liter Speicher (kleinere Anlagen nicht sinnvoll, da Einbindung ins (bestehende) Heizungssystem aufwändig ist) - EFH > 30m2 nicht sinnvoll, ausser bei Sondenregeneration - Max. 2-Familienhäuser, grössere MFH (Altbau!) nicht möglich, da meist zu wenig Dachfläche - Sonnenhäuser mit hohem Deckungsgrad (Jenni!) müssen separat angeschaut werden! - Min. die Hälfte der Anlage sollte für Heizzwecke genutzt werden können (z.b. EFH werden 5m2 für Brauchwarmwasser benötigt, Rest Heizung. Bei 2-FH also min. 20m2 / 2000 Liter, lieber 2500 Liter Speicher) - Pro m2 Kollektorfläche Liter Speichervolumen rechnen (Achtung: schnell gross, Einbringmass Speicher, Platzschweissung etc!). - Mit VRK vorsichtig sein, Überwärme im Sommer muss abgeführt werden können (Lufterhitzer!)! - Kombination mit Poolanlagen möglich, aber nicht extra grösser dimensionieren (im Sommer ist der Pool auch ohne Solaranlage warm genug!).

2 - Ausrichtung: Südost bis Südwest (kleinerer Wendekreis der Sonne im Winterhalbjahr => Heizbetrieb!) - Neigung eher steil wählen (Sonnenstand flacher im Winter!) - Ertrag je nach Situation 300 bis 450 kwh/m2a Poolanlagen (Freibad, Sommernutzung) Reine Poolanlage ohne weitere Nutzung: - Poolabsorber (Kunststoff) wählen (unverglast, direkt mit Poolwasser betrieben)! - Fläche Absorber = Fläche Pool - Poolseite (Filterpumpe) hat höheren Durchfluss, als der Absorber verträgt. Daher regulierbarer Bypass nötig! Poolanlage in Kombination mit BWW oder heizungsunterstützender Anlage: - Flach- oder Vakuumröhren-Kollektoren - Braucht zusätzlichen externen Wärmetauscher. Achtung Auslegung des Tauschers (Poolseite), sehr kleines Delta T (2-3K), hoher Durchfluss!!! - Solarkreis Durchfluss 40l/m2h, für BWW nur 15 oder 30l/m2h, d.h. separate Pumpe für Poolbetrieb! - Bei Kombination BWW mit Pool (ohne Heizungsunterstützung) auf genügend grossen Solar- Wärmetauscher im Boiler achten, falls Kollektorfläche wegen Poolnutzung vergrössert wird! - Die gesamte Verrohrung vom Pooltauscher bis zum Kollektor muss für den hohen Durchfluss bei Pool-Betrieb dimensioniert werden (Druckverlust bei 40l/m2h)! - Kollektorfläche nicht übertreiben! Warmwasser Grossverbraucher (MFH, Altersheim, Spital etc.) Auslegung: - Pro Person (oder 50 L/Tag und Person à 60 C) 1m2 Kollektorfläche ergibt ca. 60% Deckungsgrad. - Der solare Deckungsgrad soll nach Möglichkeit über 50% liegen, da dann davon ausgegangen werden kann, dass im Sommer während ca. 4 Monaten keine Nachheizung benötigt wird (mit wenigen Ausnahmen). Der Heizkessel kann somit kalt bleiben und erzeugt keine Stillstandsverluste! - Bei 1m2 pro 50l/d WW-Verbrauch: Gesamtvolumen im Boiler / Speicher 100 Liter pro m2 Kollektorfläche

3 - Anzahl Personen resp. Warmwasserverbrauch beim Hauswart erfragen. Ev. lohnt sich eine Messung des Warmwasserverbrauchs über z.b. 4 Wochen einzubauen! - Falls keine Verbrauchsdaten vorhanden sind: o In MFH mit durchmischten Wohnungsgrössen: Pro Wohnung 2.5 Personen rechnen (Faustregel für schnelle Überprüfung der erhaltenen Angaben resp. Abschätzung der Kollektor- und Speichergrösse vor Ort) o Ansonsten nach Tabelle der Belegungszahlen gehen: Für Solarauslegung minimale Belegung wählen Für Warmwasser-Schüttleistungen (z.b. Leistung Frischwasserstation wie auch Heizkessel) unbedingt Maximalbelegung wählen! Die Bewohner wollen auch im Winter bei 0 Solarertrag maximalen Komfort! - Bei zu wenig Dachfläche im Verhältnis zum Verbrauch kann eine Vorwärm-Anlage gebaut werden. Dabei kann das Speicher- / Boilervolumen auch etwas reduziert werden. Vgl. entsprechende Tabellen. - Da die Gesetzgebung in Bezug auf die Trinkwasserqualität immer höhere Standards setzt, ist von der Energiespeicherung im Trinkwasser abzusehen. Besser sind diesbezüglich Speichersysteme mit Heizungswasser und daran angeschlossenen Frischwasserstationen. Wegen der oft hohen Schüttleistungen haben sich Frischwasserstationen mit zusätzlichem Trinkwasservolumen sehr gut bewährt (z.b. Varisol / Aquapur von Soltop). Auch die Kesselleistungen müssen dann nicht so hoch sein, da 60 heisses Schüttvolumen im Boiler vorhanden ist und für die Erwärmung dann etwas mehr Zeit bleibt. - Ertrag: Hochdeckungsgrad kwh/m2a, Vorwärmung bis 750 kwh/m2a! Solarstrom Vgl. Unterlagen aus Kurs Solarstrom

4 Richtwerte allgemein (nutzbar für Erstberatungen vor Ort und schnelle Auskünfte): Energiebedarf Strom, CH-Haushalt im Durchschnitt, ohne Heizung, ohne Warmwasser PV Flächenbedarf Stromertrag PV Energiebedarf Warmwasser pro Person und Jahr Energiebedarf Warmwasser 4 Personen pro Jahr Energiebedarf Heizung siehe weiter unten Warmwasserbedarf pro Person à 60 C 4000 kwh Schon gesehen: EFH 5 Personen 3500 kwh/a EFH 2 Personen (Rentner, gut situiert, Weinkammer, Pool etc) 9000 kwh/a (auch ohne WP und ohne WW gerechnet!)! Wohnung 2 Personen, beide berufstätig 2000 kwh/a Achtung versteckte Stromfresser wie z.b. alte Kühltruhen, orts-ungebundene Heizungen wie z.b. Balkonstrahler, Heizöfeli im Winter oder in Hobbyräumen, etc. 1 kwp braucht ca. 6m2 Platz 950 kwh/kwp installierte Leistung und Jahr 150 kwh/m2a (Schnitt über die Jahre mit Modul 300Wp, Degradation!) 1000 kwh 4000 kwh Zirkulationsverluste Neubau 20% Zirkulationsverluste Altbau Bis 40% Zirkulationsverluste Fernleitungen (Überbauungen mit mehreren Häusern) 50 Liter (Wohnbereich) Schon gesehen: 1 Person in MFH braucht gleich viel Wasser wie 5-Personen- Familie in gleich grosser Wohnung nebenan! WW-Bedarf ist sehr individuell. 50 Liter funktioniert als Durchschnitt. Bis 150%! (heisst, dass 2.5x mehr Energie benötigt wird als der eigentliche Verbrauch wirklich ist!!!). So gesehen bei einer Überbauung mit ca. 50 EFH mit zentraler BWW-Aufbereitung. So etwas baut man heute nicht mehr!

5 Anzahl Bewohner pro Wohnung in MFH mit durchmischten Wohnungsgrössen Formel für Energiebedarf Wassererwärmung: Energieinhalt Oel Energieinhalt Gas Energieinhalt Scheitholz (Hartholz) Energieinhalt Holzschnitzel Energieinhalt Pellets Leistungsbedarf für Dimensionierung Heizkessel (alles mit Feuer: Oel, Gas, Pellets) Leistungsbedarf Stückholzkessel Leistungsbedarf für Dimensionierung Wärmepumpe (S/W oder L/W) Strombedarf Wärmepumpe Kosten Oel zu WP L/W inkl. Tank etc. demontieren Kosten Oel zu WP S/W inkl. Tank etc. demontieren Kosten Oel zu Pellets inkl. Tank etc. demontieren Solarthermie BWW 5m2/500 Liter inkl. Boiler Solarthermie WW + HZ 10m2 / 1000 Liter inkl. Kombispeicher 2.5 Personen (zur schnellen Abschätzung, nachher genauer prüfen!) Q = m * delta T * 4.19 / 3600 Energie in kwh = Liter Wasser * (60-10 C) * 4.19 / kwh / Liter 10 kwh / m kwh/ster (= 1 Raummeter mit Luftzwischenräumen) 4000 kwh/t 800 kwh/m3 Schüttraummeter 4000 kwh/t 3300 kwh/m3 Schüttraummeter 5000 kwh/t Energieverbrauch Heizung inkl. WW in kwh / 2650 rechnen ergibt KW Leistung des Kessels Mit Endnutzer und Lieferant klären. Abhängigkeiten von Energiebedarf, Speichergrösse, Gewohnheiten resp. Wünsche des Nutzers (täglich feuern, oder nur alle 3 Tage) etc. genau klären! Energieverbrauch Heizung inkl. WW in kwh / 2650 * 24 / 20 (Sperrzeiten) = kw Heizleistung der WP. Dann eher etwas grösseres Modell wählen. Nur für erste Abschätzung! Nachher genaue Berechnung (z.b. gemäss WP Systemmodul) durchführen und mit Lieferant absprechen. L/W: 1/3 der Wärmeabgabe S/W: ¼ der Wärmeabgabe inkl. Einbindung ins Heizsystem, ohne Heizkessel etc.

6 Richtwerte Verbrauch Raumheizung (ohne WW, als Verifizierung für angegebenen Verbrauch): Richtwerte Leistung Raumheizung (ohne WW, als Verifizierung für die errechnete Leistung):

7 Berechnungsbeispiel: Bestehender 4-Personen-Haushalt in EFH Jg. 1970, Wohnfläche 160m2 beheizt, Oelheizung, Elektroboiler (WW direkt ab Strom, ganzes Jahr): Strombedarf Rechnung übers Jahr: 8000 kwh/a Oelverbrauch: 2500 Liter pro Jahr (unbedingt Tankbüchlein oder Rechnungen verlangen, unterzeichnen lassen!) Kunde will: WP L/W WW ab WP PV-Anlage (Eigenstromverbrauch optimiert) Solarthermie als Variante für WW Gebäudehülle wird nicht saniert Stromverbrauch Haushalt (Licht, Kühlschränke, Kochen, PC etc, ohne Warmwasser, ohne Heizung!): Rechnung 8000 kwh 4000 kwh (Strom Warmwasser 4 Personen) = 4000 kwh Heizenergie: 2500 Liter x 10 = Energie Warmwasser (Strom direkt) Heizenergie zu decken mit WP: Leistung WP Heizen: / 2650 * 24 / 20 (nachrechnen mit Programm!) kwh 4000 kwh kwh 11.3 kw Berechnung gemäss Dimensionierung von Heizkesseln vom BFE, wobei die Berechnung in kwh statt in Liter Oel erfolgt und daher der Nenner statt ist. Der Faktor *24/20 berücksichtigt Sperrzeiten der WP vom Stromversorger her (oft 4 Stunden / Tag). In einem EFH kann eine zusätzlich nötige Leistung von 0.3kW fürs Warmwasser angenommen werden (bei dauernd verfügbaren Energiequellen, gilt z.b. nicht für Stückholz!). Leistung WP WW + Heizen: kw = 11.6 kw Der mögliche Typ der WP kann somit auf dem Objekt unter Vorbehalt schon vorgeschlagen werden. Kontrolle Leistung Wärmeerzeuger: 160m2 * W/m2 (Wert aus obenstehender Tabelle) = W oder kw Leistung, + Leistung für Warmwasser In einem EFH kann eine zusätzlich nötige Leistung von 0.3kW fürs Warmwasser angenommen werden (bei dauernd verfügbaren Energiequellen). Total also kW = 11.5kW Damit stimmt die obige Berechnung Leistung WP mit den Kontrollwerten überein.

8 Berechnung Stromverbrauch: Stromverbrauch WP L/W: ( ) / 3 Stromverbrauch neu inkl. WP: Strom Haushalt + Strom WP Richtangabe totaler Stromverbrauch neu Oelverbrauch neu 9666 kwh kwh kwh null PV-Anlage Dachfläche Süd frei nutzbar 40m2 40 / 1.66 (Modulfläche) 24 Module 24 Module à 300 Wp = 7200 Wp Ertrag 7.2 kwp * 950 kwh/kwp = 6840 kwh/a Neuer Stromverbrauch (nach Milchbüechli ) = = 7160 kwh/a Eigenstromverbrauch dürfte gemäss Grafik unten mit dieser Anlage um 48% liegen (simulieren!) 7200 / = 0.51 Ca. 48%, da kein Akku vorhanden Eigenstromverbrauch also 6840 * 0.48 = 3280 kwh/a Quelle: SMA Thermische Solaranlage im Zusammenhang mit WP: Solaranlage für Warmwasser 5m2 / 500 Liter Boiler Ertrag bei 4 Personen Strom - Minderverbrauch WP L/W: 2500 / 3 = 2500 kwh 833 kwh Kosten und Verbrauch / Ertrag: WP L/W mit Boiler kwh PVA 7.2 kwp 6840 kwh Solarthermie 5m2 / 500 Liter, gewichtet mit WP 833 kwh (Ertrag nur als Stromersparnis gerechnet im Zusammenhang mit WP. Kosten nur Mehrpreis (Boiler WP entfällt)

9 Der Entscheid des Kunden wird aufgrund dieser Angaben sehr wahrscheinlich auf eine Kombination der WP mit PV fallen, ohne Thermie. Bei einer fossilen oder einer Holz-Heizung macht die Solarthermie auch von der Kostenseite her wesentlich mehr Sinn. WP-Boiler (in Kombination mit einer Feuerung, statt Solarthermie): Bei Ganzjahresbetrieb kann eine Nutzung der Keller-Raumluft Sinn machen. Auf genügend grosse nutzbare Kubatur der Räume achten (Herstellerangaben beachten)! Bei einer Feuerung für die Raumheizung kann es Sinn machen, einen WP-Boiler mit einem unten eingebauten Wärmetauscher zu installieren. Dann kann das Warmwasser im Winter mit der Feuerung aufbereitet werden. Im Sommer nutzt der WP-Boiler dann die warme Aussenluft (Luft-Leitungen nach draussen verlegen!). RW,