Flach- und Vakuumröhrenkollektoren, Solarertrag und Integration in die Heizungsbilanz – systematische Bewertung für den Energieaudit nach GEG mit Primärenergiefaktor 0,0.
Solarthermische Anlagen wandeln Sonnenstrahlung direkt in Wärme um und werden in DIN V 18599 mit einem Primärenergiefaktor von fp = 0,0 bewertet. Das macht sie zu einer der wenigen Technologien, die den Primärenergiebedarf eines Gebäudes ohne Abzüge reduzieren – unabhängig davon, ob die Wärme für Trinkwarmwasser oder Heizung genutzt wird.
Für den GEG-Nachweis ist die korrekte Bilanzierung der Solaranlage nach DIN V 18599 entscheidend. Kollektorfläche, Typ, Ausrichtung, Neigung, Verschattung und Speichervolumen gehen als Eingabeparameter in die Simulation ein. Das Ergebnis – der berechnete Solarertrag – reduziert den Energiebedarf des konventionellen Erzeugers in der Bilanz.
Die thermische Effizienz eines Kollektors wird durch den optischen Wirkungsgrad η₀ und den Wärmeverlustkoeffizienten a₁ charakterisiert. Diese Kennwerte fließen direkt in die 18599-Simulation ein.
Der Wirkungsgrad η eines Kollektors bei einer bestimmten Betriebssituation hängt von der Temperaturdifferenz zwischen Kollektor und Umgebung ab:
η = η₀ − a₁ × (T_m − T_a) / G
T_m = mittlere Kollektortemperatur, T_a = Außentemperatur, G = Globalstrahlung [W/m²]
Der Solarertrag variiert stark nach Jahreszeit. Die Auslegung muss den Sommerbetrieb (Überangebot) und den Winterbetrieb (Unterangebot) gleichzeitig berücksichtigen.
| Anlagentyp | Kollektorfläche | Speichervolumen | TWW-Deckungsgrad | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|---|
| TWW-Anlage klein (1–2 Pers.) | 1–2 m² | 100–200 l | 55–65 % | Einfamilienhaus |
| TWW-Anlage mittel (3–5 Pers.) | 3–6 m² | 200–400 l | 55–65 % | Einfamilienhaus, Doppelhaus |
| TWW + Heizungsunterstützung (WE) | 3–5 m² je WE | 500–1.000 l | 55–65 % TWW | Mehrfamilienhaus, Reihenhaus |
| Große TWW-Anlage (Gewerbe) | 1–1,5 m² je Person | 50–80 l/m² Kollektor | 50–60 % | Hotel, Krankenhaus, Sportanlage |
| Solare Prozesswärme (Gewerbe) | individuell | individuell | 30–60 % | Brauerei, Molkerei, Wäscherei |
| Saisonale Speicheranlage | 10–20 m² je WE | m³-Bereich | bis 90 % | Nahwärme, Energiegemeinschaft |
Im Sommer liefern Solaranlagen mehr Wärme als benötigt. Ohne geeignete Schutzmaßnahmen kommt es zur gefährlichen Überhitzung des Solarfluids.
Im Drainback-System läuft das Solarfluid bei Stillstand der Pumpe vollständig in einen tiefer gelegenen Behälter zurück. Die Kollektoren bleiben dadurch leer und können sich nicht überhitzen. Kein Druckaufbau, keine Stagnation, kein Abbau des Wärmeträgers. Technisch aufwendiger, aber langlebiger und wartungsärmer als geschlossene Systeme mit Sicherheitsventil.
In geschlossenen Systemen ohne Drainback kann die Vorlauftemperatur im Stagnationsfall auf 200–300 °C steigen. Das schädigt das Solarfluid (Propylenglykol-Wasser-Gemisch) und setzt es unter Druck. Abhilfe: regelmäßige Fluidanalyse und Austausch alle 3–5 Jahre, Sicherheitsventil korrekt dimensionieren, Ausdehnungsgefäß groß genug wählen. Vakuumröhrenkollektoren mit Heatpipe-Technologie reduzieren die Stagnationstemperatur konstruktiv.
Für Kombianlagen (TWW + Heizungsunterstützung) wird ein Pufferspeicher als zentrales Bindeglied zwischen Solar, konventionellem Erzeuger und Verbrauchern verwendet. Schichtungslader und interne Pufferzonen verbessern die solare Nutzung deutlich gegenüber durchmischten Speichern. Bivalenzpunkt: die Temperatur, unterhalb derer der konventionelle Erzeuger einschaltet (typisch 45–50 °C).
Auf Denkmalgebäuden können Solarkollektoren nicht immer auf dem Dach montiert werden. Optionen: In-Dach-Integration mit denkmalschutzgerecht gestalteten Kollektoren, Montage an Nebenanlagen oder Garagen, indirekte Einspeisung aus separatem Gebäude über Übergabestation. Die Denkmalschutzbehörde muss frühzeitig einbezogen werden; Vorabgespräch vor Planung empfohlen.
Die strategische Frage bei begrenzter Dachfläche: Solarthermie für direkte Wärmeerzeugung oder Photovoltaik für Strom, der eine Wärmepumpe antreibt?
Für die korrekte Behandlung der Solaranlage im Energieaudit und GEG-Nachweis sind folgende Bilanzierungsregeln und Eingabeparameter zu beachten.
Die Solarthermieanlage wird in Teil 5 (Heizung) oder Teil 8 (TWW) als Erzeuger bilanziert. Der Solarertrag Q_sol hängt ab von: Kollektorfläche (Aperturfläche), Orientierung und Neigung (Optimum: Süd, 35–45°), Verschattungsanalyse, Kollektorkennwerten (η₀, a₁), Betriebstemperatur des Systems und Speichergröße. Simulationsprogramme T-SOL und POLYSUN berechnen den stündlichen Ertrag auf Basis des Testreferenzjahrs (TRY) für den Standort.
Solarwärme erhält den Primärenergiefaktor fp = 0,0. Das bedeutet: Jede kWh solar erzeugte Wärme zählt mit Null im Primärenergieausweis. In der GEG-Energiebilanz reduziert der Solarertrag den Endenergiebedarf des konventionellen Erzeugers, verbessert damit Energieeffizienzklasse und CO₂-Bilanz. Für Förderprogramme (BEG, BAFA) ist die korrekte Solarertrag-Bilanzierung Bestandteil des förderfähigen Sanierungsfahrplans.
Aperturfläche in m² (nicht Bruttofläche). Ausrichtung in Grad Azimut (0° = Süd), Neigung in Grad.
Horizont, Nachbargebäude, Schornsteine, Dachaufbauten. Software: PVsyst, PVSOL, T-SOL mit Verschattungsmodul.
Speichervolumen, Wärmeverlust (UA-Wert), Temperaturniveaus, Schichtungsmöglichkeiten.
Rohrführungsverluste, Wärmetauscherverluste, Regler-Hilfsenergie – alle in 18599 zu berücksichtigen.
In den meisten Fällen ist die Kombination Photovoltaik + Wärmepumpe heute wirtschaftlich attraktiver als Solarthermie + Wärmepumpe. Die PV-Anlage erzeugt Strom, der flexibel für Wärmepumpe, Haushaltsstrom, Elektromobilität und Netzeinspeisung genutzt werden kann. Solarthermie liefert dagegen ausschließlich Wärme – bei einer Wärmepumpe, die bereits sehr effizient Wärme erzeugt, ist der Zusatznutzen begrenzt.
Eine Ausnahme bilden Gebäude mit sehr hohem Trinkwarmwasserbedarf: Hotels, Sporthallen, Schwimmbäder, Krankenhäuser. Dort kann Solarthermie den Strombedarf der Wärmepumpe in den Sommermonaten erheblich reduzieren und die Anlage wirtschaftlich attraktiv machen.
Empfehlung: Lassen Sie eine Wirtschaftlichkeitsrechnung nach VDI 2067 für beide Optionen erstellen. Die Investitionsentscheidung hängt von konkreten Verbrauchsdaten, Dachfläche und Energiepreisen ab.
In den meisten Bundesländern sind Solarkollektoren auf Schräg- und Flachdächern von Wohn- und Gewerbegebäuden genehmigungsfrei, sofern die Anlage nicht wesentlich über die Dachhaut hinausragt und das Gebäude nicht unter Denkmalschutz steht. Die länderspezifischen Landesbauordnungen (LBO) regeln die Genehmigungsfreiheit im Detail.
Ausnahmen und besondere Fälle:
Klären Sie vor der Beauftragung die lokalen Regelungen mit der Baubehörde oder Ihrem Planungsbüro. Ein Vorabgespräch spart Aufwand und Kosten.
Die Faustformel für die Speicherauslegung lautet: 50–80 Liter Speichervolumen pro m² Kollektorfläche. Der Speicher muss die an einem sonnigen Tag erzeugte Solarwärme aufnehmen können, ohne dass die Anlage in Stagnation gerät.
Für ein Bürogebäude mit 100 Mitarbeitern ergibt sich überschlägig:
Wichtig: Der Speicher muss auch die konventionelle Nachheizung (Kessel oder Wärmepumpe) integrieren. Zweischichtspeicher oder Kombi-Speicher mit separater Solarschlange und Nachheizregister sind technisch optimal. Für Bürogebäude mit Kantinenbetrieb kann der TWW-Bedarf deutlich höher sein – hier ist eine genaue Bedarfsermittlung aus Messungen empfohlen.
Jährliche Inspektion durch Fachbetrieb (empfohlen):
Alle 3–5 Jahre: Solarfluid (Propylenglykol-Wasser-Gemisch) auf pH-Wert, Frostschutztemperatur und Korrosionsschutz analysieren. Bei Werten außerhalb des Normbereichs (pH 7–9, Frostschutz bis −28 °C) muss das Fluid ausgetauscht werden. Kosten: 200–500 € je nach Anlage.
Typische Jahreswartungskosten: 150–300 € für kleine Anlage (6–10 m²), 300–600 € für mittlere Anlage (15–30 m²).
Solarthermie wird in DIN V 18599 als Wärmeerzeuger mit Primärenergiefaktor fp = 0,0 bilanziert. Das bedeutet: Die solar erzeugte Wärme trägt null zum Primärenergiebedarf bei – sie verbessert damit die Energieeffizienzklasse im Energieausweis direkt.
Für die GEG-Bilanz in 18599-Softwaretools (z. B. EnerCalc, HOTTGENROTH, GreenCalc) sind folgende Eingaben erforderlich:
Das Berechnungsergebnis – der Solarertrag in kWh/a – wird als Gutschrift auf den Endenergiebedarf des konventionellen Erzeugers angerechnet. Im Energieausweis erscheint die Anlage als emissionsfreier regenerativer Energieerzeuger.
Unsere Energieauditoren simulieren den Solarertrag für Ihr Gebäude, vergleichen Solarthermie und PV + Wärmepumpe und integrieren das Ergebnis in die vollständige 18599-Bilanz für den GEG-Nachweis.
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