Schmallenberger Sauerland

Ferienhof Ax - (Zusatz)Heizen mit Solarthermie und Holz

Der Ferienhof Ax zeigt, wie sich erneuerbare und fossile Wärmeerzeugung mit Heizöl kombinieren lassen. Auf dem Hof leben 3 Generationen der Familie Ax, im Haupthaus sind darüber hinaus 2 Ferienwohnungen und mehrere Gäste­zimmer untergebracht. Im Haupthaus unterstützt eine groß dimensionierte­ Solarthermieanlage die Ölheizung, im vorderen Gebäude wird mit einem Scheitholz-Vergaserkessel geheizt, ebenfalls unterstützt von einem Ölkessel.

Die Solarthermie-Anlage mit 10 Kollektoren belegt eine Fläche von 23,7 m² und liefert im Jahr etwa 13.000 kWh Wärme. Sie deckt damit etwa 20 % des Wärmebedarfs des Haupthauses ab. Die Wärme vom Dach  wird im Keller in zwei Pufferspeicher mit jeweils 1.000 Liter Volumen übergeben, zur Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung. Wenn die Solarthermieanlage zu wenig Wärme liefert, springt der Ölkessel ein. Mit der solaren Wärme werden etwa 1.300 Liter Heizöl ersetzt.

In einer modernen Heizungsanlage steuert der Pufferspeicher die Erzeuger, Wärme aus der Solaranlage wird immer angenommen, bei Bedarf liefert ein Holzheiz­kessel oder ein Heizkessel mit fossilen Energien zu. Grafik: Agentur für Erneuerbare Energien

Das zweite Gebäude wird mit einem Scheitholz-Vergaser-Heizkessel mit 35 kW Leistung versorgt. Dieser übergibt die Wärme an 2 Pufferspeicher mit jeweils 1.500 Liter Volumen. Nur wenn der Wärmebedarf des Hauses die Leistung des Holzkessels­ übersteigt, springt der Ölkessel ein.

Solarthermie

Eine Solarthermieanlage wandelt das Sonnenlicht um in Wärme, diese heizt die Solarflüssigkeit auf, die in einem Rohrsystem zirkuliert, das heiße Wasser wird in einem Pufferspeicher gespeichert. Es gibt 2 Modulbauarten: Flachkollektoren mit Kupferrohren, die in dunkles, wärmeabsorbierendes Material verlegt sind und Röhrenkollektoren, in denen die Wärme über Vakuumröhren aufgenommen wird. Röhrenkollektoren haben einen höheren Wirkungsgrad vor allem bei niedrigen Außentemperaturen und benötigen weniger Fläche.

Pufferspeicher

Ein Pufferspeicher ist ein wärmegedämmter Behälter, in dem heißes Wasser für Heizung und Haushalt gespeichert wird. Der Speicher gleicht zwischen der gleichmäßigen, aber niedrigen Erzeugung durch Solarthermie oder der chargenweisen Erzeugung durch einen Holzheizkessel und dem Bedarf zu anderen Tageszeiten aus. Je nach Fassungsvermögen können mehrere Nächte und Tage ohne Sonneneinstrahlung überbrückt werden. Auf dem Ferienhof gleicht der Pufferspeicher auch den stoßartigen Warmwasserbedarf aus.

In Verbindung mit einer Solarthermieanlage wird das je nach Sonneneinstrahlung unterschiedlich heiße Wasser vom Dach eingespeichert. Am Vormittag oder einem bedeckten Tag mit z.B. 50 °C, bei höherer Einstrahlung in der Mittagszeit wird das heiße Wasser dann auf bis zu 95 °C nachgeheizt. Die Umwälzpumpe verbraucht Strom, allerdings sehr wenig. Im Speicher bildet sich eine Schichtung, kaltes Wasser unten, das heiße Wasser oben.

Ein Holzheizkessel liefert mit einer Beladung viel mehr Wärme, als in der Übergangszeit und im Sommer in der gleichen Zeit verbraucht wird. Mit dem Überschuss wird der Speicher aufgeheizt. Dieser gibt die Wärme dann ggf. über mehrere Tage nach Bedarf ab. Ohne Speicher müsste der Kessel häufiger für kurze Zeit starten, was zu erheblichen Verlusten führen würde, auch erhöhen die Kaltstarts den Verschleiß.

Für den Warmwasserbedarf im Haus wird aus dem Speicher oben Wärme entnommen und über einen Trinkwasser-Wärmetauscher in das Hausnetz eingespeist, das abgekühlte Wasser aus dem Tauscher unten wieder in den Speicher eingeleitet. Im oberen Teil des Speichers muss aus hygienischen Gründen eine Temperatur von mindestens 60 °C gewährleistet sein, sonst heizt der Ölkessel nach.

Scheitholz-Vergaserkessel

Holz verbrennt in 2 Phasen: zuerst entweichen in einer Kette von chemischen Reaktionen bei verschiedenen Temperaturstufen mehrere brennbare Gase, zuletzt verbrennt der Kohlenstoff im Holz.

Im Holzvergaserkessel laufen die beiden Prozesse voneinander getrennt ab, anders als in einem normalen Kessel oder Ofen. Die Holzscheite liegen auf einem Glutbett, werden von unten erhitzt und gasen aus. Ein Teil der Verbrennungsluft wird von oben zugeführt, zusammen mit dem aufsteigenden Holzgas seitlich abgeführt und in einer Brennkammer verbrannt. Das Abbrennen der ausgegasten Scheite wird über eine zweite Verbrennungsluftführung gesteuert. Das anfangs kalte Holz wird von unten erwärmt, gast aus, sinkt auf das Glutbett ab und verbrennt. Dabei brennen die Flammen nach unten bzw. zur Seite ab. Das Ergebnis sind geringe Schadstoffemissionen, ein hoher Wirkungsgrad und eine gewisse Steuerbarkeit, die es erlaubt, im Kessel eine größere Menge Holz zu bevorraten, ohne dass das Holz unkontrolliert verbrennt.

In einem Scheitholzvergaserkessel verbrennt das Holz in 2 Phasen, die Verbrennungsluft wird von oben nach unten geführt (Grafik: Viessmann Werke GmbH & Co. KG)