Heizungs­integration

Wer in eine Photovoltaikanlage investiert, möchte am liebsten möglichst viel Strom selbst verbrauchen und unabhängig von externen Energiequellen werden.

Möglich wird das, wenn der eigene Strom auch zum Heizen eingesetzt wird.

Auf dieser Seite stellen wir Ihnen verschiedene Möglichkeiten vor, wie Sie Ihren Solarstrom für Heizungsanwendungen im Haus einsetzen können.

LED-Licht

Heizstab

Wärmepumpen

Wärmepumpe

Infrarotwärme

Infratrotheizung

Luft/Klima

Bockheizkraftwerk

Heizstab

Mit einem Heizstab lässt sich sehr leicht und kostengünstig das bestehende Heizsystem erweitern. Voraussetzung ist ein Pufferspeicher in dem warmes Wasser gespeichert werden kann. Der Heizstab wird direkt in einen solchen Pufferspeicher eingesetzt und unterstützt einen konventionellen Gas- oder Öl-Kessel.

Der Vorteil des Heizstabs ist, dass dieser mit geringem Aufwand an die Photovoltaikanlage angebunden werden kann und nur den Strom verbraucht, der von der Photovoltaikanlage produziert und im Haushalt nicht verbraucht wird. Diese überschüssige Energie wird nicht ins Netz für eine geringe Vergütung eingespeist, sondern wird in Form von Wärme im Pufferspeicher gespeichert.

Er hat somit die gleiche Funktion wie ein Batteriespeicher - er erhöht die Eigenverbrauchsquote und die Autarkie. Und das, im Verhältnis zu einer Batterie, für einen sehr günstigen Preis.

Vor allem im Sommer, wenn ausreichend Solarstrom zur Verfügung steht und die Heizung nur zur Warmwasserbereitung läuft, kann der Gas oder Ölverbrauch auf null gesenkt werden. Die Heizleistung der Heizstabs reicht zur Warmwasserbereitung bei normalem Wasserverbrauch aus.

Wärmepumpe

Funktionsweise

Die Wärmepumpe ist ein Heizsystem, das mit elektrischem Strom Energie aus der Umwelt entzieht.

Die Wärmepumpe funktioniert wie ein Kühlschrank, dessen Verdampfer (die kalte Seite) nicht innen, sondern außen ist. So wird die Wärme nicht nach außen geleitet, sondern aus der Luft oder dem Erdreich nach innen.

Im folgenden Schaubild sind die wichtigsten Komponenten dargestellt.

Im Kondensator kondensiert das Kältemittel unter hohem Druck und gibt durch den Phasenübergang von gasförmig zu flüssig Wärme ab.

Beim Gang durch das Expansionsventil fällt der Druck stark ab, was zu einer Abkühlung des flüssigen Kältemittels führt.

Im Verdampfer nimmt das Kältmittel bei geringem Druck Wärme aus der Umwelt (Erde oder Luft) auf und wird dabei wieder gasförmig.

Im Kompressor wird der Druck wieder erhöht, wobei die Temperatur stark steigt.

Die Jahresarbeitszahl

Mit einer Wärmepumpe heizen Sie mit Strom, der ohne eigene Photovoltaikanlage teuer eingekauft werden muss. Der große Vorteil ist der hohe Wirkungsgrad, der sich daraus ergibt, dass eine Wärmepumpe weniger Stromenergie verbraucht, als sie nutzbare Wärmeenergie produziert. Und das bis zu einem Verhältnis von 5.

Setzt man die innerhalb eines Jahres eingesetzte elektrische Energie ins Verhältnis zur in dieser Zeit produzierten nutzbaren Wärmeenergie, erhält man die Jahresarbeitszahl.

Dieses Verhältnis hängt von zwei Faktoren ab. Zum einen von der Effizienz der Wärmepumpe selbst, als auch von der Eingangstemperatur, die der Wärmepumpe aus der Umwelt zugeführt wird. Gerade bei niedrigen Außentemperaturen im Winter steigt der Strombedarf um die gewünschte Ausgangstemperatur zu erzeugen. Dadurch sinkt der Wirkungsgrad

Werden die Umwelteinflüsse auf einen normierten Testzustand gesetzt, lassen sich Wärmepumpen miteinander vergleichen, da so nur die Effizienz der Wärmepumpe selbst Einfluss auf auf den Wirkungsgrad hat. Der unter diesen Testbedingungen ermittelte Wert nennt sich Coefficient of Performance (COP).

Energiequellen für die Anergie

Wärmepumpen können aus unterschiedlichen Quellen ihre Energie ziehen. Sie nutzen die Wärme in der Erde, im Wasser oder in der Luft.

Senkrechte Erdwärmesonden oder waagerechte Erdwärmekollektoren erschließen die oberflächliche Geothermie. Erdwärmesonden sind sehr effektiv, weil bereits ab zehn Meter Tiefe die Bodentemperatur dauerhaft gleich bleibt. Die Länge der Sonde hängt vom Wärmebedarf und der Wärmeleitfähigkeit des Bodens ab. Bei einem normalen Einfamilienhaus kann die Bohrtiefe durchaus 100 Meter betragen. Die Installation ist genehmigungspflichtig.

Erd-Kollektoren arbeiten mit einem waagerechten Rohrsystem. Es wird in etwa 1,5 Metern Tiefe ähnlich einer Fußbodenheizung verlegt. Eine Faustregel für den Flächenbedarf: Er liegt bei etwa dem Eineinhalbfachen der beheizten Fläche. Mit sogenannten Energiekörben kann dieser Flächenbedarf reduziert werden.

Sehr einfach zu installieren sind Luft-Wärmepumpen. Sie nutzen die Energie in der Luft oder in der Abluft von Gebäuden. Im Vergleich mit erdgekoppelte Systemen arbeiten Luft/Wasser-Wärmepumpen im Winter, wenn der Heizbedarf am größten ist, weniger effizient und benötigen mehr Energie. Wer auf Nummer sicher gehen will, kombiniert sie deshalb mit einem weiteren Energieträger wie zum Beispiel Erdgas oder Pellets.

Infrarotheizung

SO FUNKTIONIERT DIE INFRAROTHEIZUNG

ÜBER DAS AUSSEHEN ENTSCHEIDEN SIE

Infrarotheizungen unterscheiden sich von klassischen Heizkörpern durch ihren Aufbau und die Art der Wärme, die sie erzeugen.

Warme Körper erwärmen immer sowohl die Luft, mit der sie im direkten Kontakt sind und strahlen Wärme ab.

Während klassische Heizkörper und auch Flächenheizungen so konstruiert sind, dass sie primär die Luft erwärmen, erhitzen Infrarotheizungen die Luft nur geringfügig. Sie erwärmen ihre Umgebung durch direkte Strahlung, wie man sie auch von der Sonne oder auch einem Lagerfeuer kennt.

Um das zu erreichen, haben Infrarotheizungen Oberflächentemperaturen von 80 - 100°C und einen möglichst flachen Aufbau ohne Speichermasse.

Die Frontplatte ist der einzige sichtbare Teil der montierten Heizung. Sie ist in verschiedenen Materialien erhältlich, die von lackiertem Aluminium über Glas und Spiegel bis hin zu Naturstein reichen. Auch das Bedrucken mit individuellen Bildern ist möglich. So können die Heizelemente auch ein Gestaltungselement in Wohnräumen sein bzw. einen zusätzlichen Nutzen bringen wie z.B. als Spiegel im Bad oder als Kreidetafel in der Küche.

Das Prinzip:

Die Wärmestrahlen der Infrarot-Heizung erzeugen wie die Sonnenstrahlen eine angenehme Wärme. Dabei wirken die Infrarot-Wärmewellen wie die Sonnenstrahlen direkt auf dem menschlichen Körper oder auf festen und flüssigen Materialien, erst wenn sie dort auftreffen. Sie benötigen nicht wie die Konvektionswärme herkömmlicher Heizungen die Luft als Transportmittel. Da die Luft durch die Wärmewellen nicht bewegt wird, ist die gefühlte
Temperatur ca. 3 Grad höher als die Raumtemperatur. Dadurch wird ein angenehmes Raumklima erreicht.

Infrarotstrahlen wirken positiv auf die Gesundheit. Sie werden auch in der Medizin zu therapeutischen Zwecken ohne Nebenwirkungen genutzt. Allergiker freuen sich darüber, dass kein Staub im Raum aufgewirbelt wird, was bei herkömmlichen Heizsystemen durch die Konvektion unvermeidbar ist.

Infrarot-Heizungen sind Flächenheizungen mit einer Oberfläche aus Metall, Glas oder Stein, hinter der ein stromdurchflossenes Gewebe liegt, das die Strahlung weitestgehend verlustfrei nach vorne abgibt. Die Heizelemente werden in verschiedenen Abmessungen und Leistungsstufen angeboten. Sie sind unauffällig dezent oder ein Gestaltungselement im Raum, an der Wand oder Decke.

Die Heizelemente sind einfach zu montieren und wartungsfrei. In einzelnen Räumen, Wohnungen und in ganzen Häusern ist die Infrarot-Heizung als Voll- oder Zusatzheizung flexibel einsetzbar. Auch die direkte Beheizung bestimmter Bereiche oder Arbeitsplätze ist kostensparend und umweltfreundlich möglich. Die Heizungen werden abnehmbar an der Wand oder Decke angeschraubt und es ist dort nur eine Steckdose erforderlich. Jeder Raum kann so individuell und thermostatgesteuert beheizt werden.

Der Energiebedarf ist wesentlich geringer als der von Heizungen mit fossilen Brennstoffen. Und in Verbindung mit einer Photovoltaikanlage mit Batteriespeicher ist das Heizen ohne Verbrauchs- und Wartungskosten und ohne jede Umweltbelastung wirtschaftlich möglich.

Blockheizkraftwerk

Ein Blockheizkraftwerk (BHKW) benötigt keinen Strom zur Wärmeerzeugung sondern produziert diesen im gleichen Moment.

Da ein BHKW normalerweise entsprechend dem Wärmebedarf gesteuert wird, liegt die größte Stromproduktion in den Wintermonaten. In dieser Zeit produziert eine PV-Anlage aufgrund der geringen Sonnenstunden nicht sehr viel Strom. Im Sommer ist es genau umgekehrt, sodass sich PV-Anlage und BHKW hinsichtlich der Stromproduktion ideal ergänzen.

Der Strom der beiden Stromquellen kann in einem gemeinsamen Speicher gespeichert werden. Die Autarkie kann bei dieser Kombination aus PV-Anlage und BHKW leicht 90% erreichen.