Solarthermie Montage

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Solarthermie-Anlage: In 4 Schritten installiert

Wir wissen, dass sich viele Anlageninteressenten fragen: Wie laufen die Montage und der Anschluss einer Solarthermie-Anlage eigentlich genau ab? Was machen die Fachbetriebe und kann ich einen Teil der Arbeiten eventuell selbst ausführen? Bei guten handwerklichen Fähigkeiten ist das durchaus eine Option. Doch bevor Sie sich dazu entschließen, sollten Sie alle vier Schritte kennen – von der Montage der Kollektoren über die des Speichers bis zur ordnungsgemäßen Inbetriebnahme.

Solarthermie Installation © Ingo Bartussek, stock.adobe.com
Solarthermie Installation © Ingo Bartussek, stock.adobe.com

Schritt 1: Montage der Sonnenkollektoren

Es gibt mehrere Arten, die Kollektoren einer Solarthermieanlage zu montieren. Welche Montageart gewählt wird, bestimmen die Beschaffenheit und die Neigung des Untergrunds. Die Standard-Montage auf dem Schrägdach ist die sogenannte Aufdach-Montage. Sie ist am schnellsten ausgeführt und daher die kostengünstige Montageart. Etwas mehr Aufwand ist bei Indach-, Flachdach- und Fassaden-Lösungen nötig. Da die Installation jedoch generell ähnlich ist, listen wir hierfür lediglich die Besonderheiten auf.

Standard-Montage auf dem Schrägdach

Bei der üblichen Aufdach-Montage auf Schrägdächern wird die gesamte Konstruktion von Dachhaken, auch Sparrenhaken oder Sparrenanker, getragen. Diese sind so geformt, dass sie um die Dachziegel herumführen. Die Dachhaut wird bei dieser Montageart nicht beschädigt.

Solarthermie-Aufdach-Montage: Die Dachhaken tragen die Konstruktion
Solarthermie-Aufdach-Montage: Die Dachhaken tragen die Konstruktion

Im ersten Schritt werden die Dachhaken durch die Dachlatten hindurch in die Sparren geschraubt. Danach können die zuvor entfernten Dachziegel ihren Platz wieder einnehmen. Für die notwendige Stabilität sollte der Abstand zwischen den Dachhaken nicht mehr als einen Meter betragen. Ansonsten könnte das Gewicht der Kollektoren nicht gleichmäßig genug auf die Dachkonstruktion einwirken und die entstehenden Zugkräfte zu einem Abrutschen der Anlage führen. An den Dachhaken wird nun über Metallklemmen das Schienensystem befestigt, das wiederum die Solarkollektoren trägt.

Tipp: Je besser das Dach in Schuss ist, desto einfacher gestaltet sich natürlich die Installation der Solarthermieanlage. Mit einem Hilfsmittel lassen sich Unebenheiten jedoch geschickt ausgleichen: durch in der Länge anpassbare, sogenannte höhenverstellbare Dachhaken.
Bei der Montage muss ein schiefes Dach ausgeglichen werden
Bei der Montage muss ein schiefes Dach ausgeglichen werden

Wichtig ist der Abstand von mindestens 6 cm zwischen Dachhaut und Solarkollektor. Wird er nicht eingehalten, kann die Wärmedehnung der Kollektoren zu Schäden an der Dacheindeckung führen. Der sich durch den Dehnungsabstand ergebende Windsogeffekt wiederum erfordert einen Abstand des Kollektorfelds zum Dachrand von 1,5 bis 2 Metern.

Besonderheiten bei dachintegrierter, aufgeständerter und vertikaler Kollektoren-Montage

Indach-Anlage montieren

Indach-Kollektoren werden einzeln an der Dachkonstruktion befestigt und benötigen daher mehr Befestigungspunkte als das Schienensystem für Aufdach-Kollektoren. Und noch ein zweiter Punkt unterscheidet beide Varianten: Bei einer Indach-Anlage erfolgt die Montage direkt auf den Dachsparren. Daher entfallen das Trägergestell sowie die um die Dachziegel führenden Dachhaken. Zu achten ist darauf, die Anschlussleitungen zwischen zwei Sparren in das Dach zu führen.

Um den Untergrund gut vor Feuchtigkeitseintritt zu schützen, ist die Abdichtung von besonderer Wichtigkeit. In der Regel erfolgt diese durch eine weitere isolierende Schicht, auch Unterdach genannt. Indach-Kollektoren üben wie Dachziegel eine Schutzfunktion aus; Abdeckbleche markieren den Übergang von der einen zur anderen Schicht.

Solarthermie: Voraussetzungen für die Indach-Montage
Solarthermie: Voraussetzungen für die Indach-Montage

Aufdachanlage auf dem Flachdach montieren
Der Aufständerung von Solarthermie-Kollektoren auf einem Flachdach sollte eine besonders penible Prüfung der Statik vorausgehen: Reicht die Tragfähigkeit der Dachfläche für ein zusätzliches Gewicht von ca. 60 kg pro Quadratmeter aus? So viel muss in etwa für die Kollektoren plus die Gegengewichte einkalkuliert werden. Das Gegengewicht, in der Regel eine Beschwerung mit Waschbeton- oder Steinplatten oder auch mit Kies oder Sand gefüllte Kunststoffwannen, ist nötig, um die Druck- und Zugkräfte von Schnee und Wind auszugleichen. Oder muss auf ein Schienensystem zurückgegriffen werden, das die Durchdringung des Daches, also gegebenenfalls auch seiner Abdichtung bedeuten würde? Wird ordentlich nachgebessert, ist diese Befestigungsart als besonders stabil vorzuziehen.

Tipp: Die elegantere Lösung: Betonstützen statt Betonplatten verwenden! Bei gepflasterten Oberflächen sorgen sie für stabilen Stand, bei Kiesoberflächen werden die Elemente leicht in den Dachbelag hineingedrückt. Die Montage der Aufständerung erfolgt dann auf den Betonstützen. Angeboten werden sie beispielsweise von dem italienischen Unternehmen Sunballast.
Solarthermie Flachdach Installation: Das Schienen- und das Ballastsystem
Solarthermie Flachdach Installation: Das Schienen- und das Ballastsystem

Solarthermieanlage an der Fassade montieren
Ähnlich wie bei Aufdach- und Indach-Anlagen richtet sich auch die Montage von Fassadenkollektoren nach dem ausgewählten Installationstyp: Sollen die Solarthermie-Kollektoren der Fassade vorgesetzt oder in die Fassade integriert werden? Bei der ersten Variante wird zunächst ein Gestell auf die Fassade geschraubt und darauf dann die Kollektoren befestigt. Bei der Fassadenintegration werden die Kollektoren oberflächenbündig eingepasst. Die beiden Fassadeninstallationen laufen damit im Wesentlichen genauso ab wie die vergleichbaren Dachinstallationen.

Warum ist der Abstand zur Fassade wichtig?
Bei der Fassadenmontage lassen Fachleute etwa 6 cm Raum zwischen Kollektorenfeld und Untergrund. Das oft ist zu lesende Argument, dieser diene der Hinterlüftung, stammt aus der Photovoltaik und ist schlichtweg falsch. Eine Hinterlüftung wäre bei Solarthermie-Kollektoren ertragsmindernd und daher ungewollt. Der Grund ist dagegen die Wärmeentwicklung bei starker Sonneneinstrahlung. Der sogenannte Dehnungsabstand bewahrt sowohl die Kollektoren als auch die Fassade vor teuren Schäden.
Solarthermie an der Fassade: Die tiefstehende Sonne wird optimal genutzt
Solarthermie an der Fassade: Die tiefstehende Sonne wird optimal genutzt
Hinweis: Ein senkrecht montierter Kollektor erhält etwa 30 % weniger Einstrahlung im Jahr als eine Schrägdachinstallation. Für das solare Heizen eignet sich eine Fassadenanlage hingegen besonders gut, da sich durch die senkrechte Anbringung die tiefstehende Sonne hervorragend ausnutzen lässt und der steile Aufstellwinkel die Kollektoren bestens vor einer sommerlichen Überhitzung schützt.

Verschaltung und Installation der Kollektoren

Ob die Sonnenkollektoren hintereinander oder parallel verschaltet werden, hängt von ihrer Anzahl ab. Bei bis zu 5 Kollektoren erfolgt in der Regel eine Anordnung in Reihenschaltung, sind es mehr, in Parallelschaltung. Bei der zweiten Variante ergibt sich ein höherer Volumenstrom. Damit im Solarkreislauf überall die gleichen Druckverhältnisse herrschen, sollten die Zuleitungen und Ableitungen in etwa gleich lang sein. Fachleute sprechen hier vom Tichelmann-System.

Die Installation besteht im Prinzip aus der Verlegung der Anschlüsse und Leitungen in gewöhnlichen Rohrverbindungen. Über diese Rohrleitung wird die im Kollektor erwärmte Solarflüssigkeit zum Speicher geführt. Für Wartungsarbeiten ist es wichtig, dass die innerhalb und außerhalb des Hauses liegenden Anschlüsse ohne weiteres zugänglich sind.

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Schritt 2: Montage des Speichers

Beim Aufstellen des Solarspeichers gilt: Je geringer der Abstand zu den Kollektoren, desto besser. Jeder Meter Zulauf mehr bedeutet nämlich selbst bei guter Rohrdämmung einen unerwünschten Wärmeverlust. Üblich ist die Verlegung der Solarkreisleitung vom Kollektor unterhalb der Dacheindeckung bis zur Traufe und dann in einem Fallrohr bis zum Erdboden. Von dort kann die Leitung über eine Kernbohrung in den Kellerbereich geführt werden.

Der Abstand der Kollektoren zum Speicher sollte möglichst klein sein
Der Abstand der Kollektoren zum Speicher sollte möglichst klein sein
Tipp: Statt an der Außenwand des Hauses die Rohrleitung innerhalb des Hauses verlegen! Ideal ist die Führung in einem nicht mehr genutzten Schornsteinzug. Dadurch geht deutlich weniger der kostbaren Wärme verloren.

Bei der Aufstellung des Solarspeichers ist auf einen soliden Untergrund zu achten. Vor allem, wenn es sich bei der gewählten Solarthermieanlage um eine Kombination mit Heizungsunterstützung handelt, beansprucht der Speicher recht viel Raum. Berechnet werden muss nicht nur die Grundfläche, sondern auch das Kippmaß. Als Anschlüsse sind ein Kaltwasser-Zulauf sowie ein Warmwasser-Anschluss nötig, bei einer Solarthermieanlage zur Heizungsunterstützung außerdem eine Verbindung zum Heizungskreis. Die Montage des Speichers in unmittelbarer Nähe zum Heizkessel ist in jedem Fall vorteilhaft.

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Schritt 3: Verbinden von Kollektoren und Speicher

Nun gilt es, beide Anlagenteile miteinander zu verbinden und die Solarthermieanlage ans Laufen zu bringen. Für den Solarkreis werden die Vorlaufleitung und die Rücklaufleitung angeschlossen. Die wichtigste Komponente innerhalb dieses Solarkreises ist die Solarkreispumpe. Ohne diese Umwälzpumpe würde die durch die Sonne erwärmte Wärmeträgerflüssigkeit nicht in den Wärmeübertrager geleitet.

Ohne die Solarkreispumpe geht es nicht
Ohne die Solarkreispumpe geht es nicht

Der Fluss des Wärmefluids erfolgt durch das bereits beschriebene Rohrsystem. Die Rohre aus Kupfer oder Edelstahl werden entweder zusammengelötet, durch Klemmringe aneinandergeklemmt oder mit Schraub- oder Pressfittings verbunden. Damit die Wärmeverluste später so gering wie möglich sind, müssen die Leitungen mit einem wärmedämmenden Mantel versehen werden. Temperaturfühler in den Tauchhülsen liefern exakte Messergebnisse.

Schema: Der Kreislauf der Wärmeübertragung
Solarthermie-Schema: Der Kreislauf der Wärmeübertragung

Schritt 4: Inbetriebnahme

Wurden die Rohre verlötet, müssen eventuelle Lötrückstände beseitigt werden. Dafür spült man das System einfach mit klarem Wasser durch. Die Klarwasserspülung ist zur Dichteprüfung der Anschlüsse generell zu empfehlen. Ist alles in Ordnung, kann mit dem Befüllen der Anlage begonnen werden. Damit diese später störungsfrei läuft, ist eine Entlüftung des Rohrsystems unerlässlich. Zudem können sich aus der Wärmeträgerflüssigkeit Gase herauslösen. Deshalb sollte die Solarthermieanlage ein paar Tage nach der Inbetriebnahme ein zweites Mal entlüftet werden.

Zur Installation gehört auch das Einstellen des Steuerungssystems. Es besteht aus zwei Temperaturfühlern für den Vorlauf und Rücklauf des Solarfluids und einer Solarsteuerung. Die Solarsteuerung erkennt anhand der Temperaturdifferenz, ob die Solarkreispumpe einzuschalten ist. Die übliche Einstellung der Temperaturdifferenz liegt bei 5–7 Kelvin (K) für das Einschalten und 2 Kelvin für das Ausschalten der Umwälzpumpe. Nach diesem Schritt, ist die Anlage endgültig betriebsbereit.

Solarthermie Solarsteuerung: Gepumpt wird nur, wenn es sich lohnt
Solarthermie Solarsteuerung: Gepumpt wird nur, wenn es sich lohnt

Um die Installationsschritte ordnungsgemäß zu dokumentieren, erhalten Anlagenbetreiber in spe vom Fachbetrieb ein Inbetriebnahmeprotokoll, auch Abnahmeprotokoll. Darin werden neben den Typbezeichnungen der Anlage, des Kollektors und des Speichers auch die Verrohrung, der Wärmeträger und die Einstellungen von Druck, Regler und Pumpe aufgeführt. Vor der Abnahme durch seine Unterschrift sollte der Eigentümer alle Punkte sorgfältig überprüfen. Obligatorisch ist zudem eine Einweisung des Installateurs in die Funktion der Solarthermie-Anlage.

Manches geht auch in Eigenregie

Profi-Handwerker sind hier klar im Vorteil. Ein Gerüst stellt oft der Betrieb und zu zweit ist auch eine Aufdach-Montage der Kollektoren problemlos machbar. Kniffeliger wird es dagegen bei einer integrierten Solarthermie-Anlage. Hier könnte es sinnvoll sein, einen kompetenten Fachbetrieb zu beauftragen. Das gleiche gilt in den meisten Fällen auch für die Anschlüsse und die Anbindung eines Heizungssystems. Für die Vorbereitungsarbeiten wie Decken- oder Mauerdurchbrüche für das Rohrsystem kann jedoch meist ein Eigenanteil mit dem ausführenden Betrieb vereinbart werden.

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