Nachfrage nach Luftkollektoren steigt – Produkt mit großem Potenzial - Mit Solarluft heizen und lüften

Für die Firma Grammer Solar aus Amberg ist es schon Tradition. Einmal im Jahr lädt der Hersteller von Solarluftkollektoren zusammen mit dem Deutschen Alpenverein (DAV) zum Fachseminar „SolarAlpin“ auf die Neue Traunsteiner Hütte ein. Auch in diesem Jahr, Ende Juli, machte sich wieder eine Gruppe von 35 Deutschen, Österreichern und Schweizern auf den mehrstündigen Weg, darunter Mitarbeiter von Forschungsinstituten, DAV-Mitglieder, Architekten, Ingenieure und Solarfachleute.
In 1560 m Höhe lockten das Alpenpanorama und ein zünftiger Hüttenabend. Doch bevor der Schweinsbraten mit Knödeln auf den Tisch darf, heißt es noch ein paar Stunden konzentriert arbeiten. Denn dort oben auf der Hütte stellen Siegfried Schröpf, Geschäftsführer der Grammer Solar GmbH, und Alfhart Amberger, erster Vorsitzender der DAV-Sektion Traunstein, die Funktionsweise von Luftkollektoren in Theorie und Praxis vor.
Seit 2003 sind auf der Hütte an der Grenze zu Österreich Luftkollektoren von Grammer Solar installiert. Sie verhindern, dass die Hütte mit 120 Schlafplätzen in den nicht bewirtschafteten Wintermonaten auskühlt und sich Feuchte in den Wohn- und Schlafräumen bildet. „Früher hat es 14 Tage gedauert, bis wir die Hütte aufgeheizt hatten, jetzt fällt die Temperatur gar nicht mehr unter null Grad“, berichtet Amberger zufrieden. Da das Pilotprojekt so gut funktionierte, beschloss die Sektion später, weitere Luftkollektoren montieren zu lassen, die nun auch den Trinkwasseraufbereitungsraum vor Frost schützen und die Wasch- und Umkleideräume temperieren.

Mehr als nur Heizenergie
Im Unterschied zu herkömmlichen Solarkollektoren, die nur Wärme für die Raumheizung und das Dusch- und Trinkwasser erzeugen, kann ein Solarluftsystem mehr. Die Hauptfunktionen von Solarluftkollektoren sind das Heizen und das Lüften. Und das funktioniert so: Ein Ventilator saugt gefilterte Außenluft in den Solarkollektor. Hier erwärmt sich die Luft. Über ein Rohrsystem wird die Wärme im Gebäude verteilt. In der gleichen Zeit wird den Räumen Feuchtigkeit entzogen, es wird gelüftet.
Auf Almhütten, in Ferienhäusern und Gartenlauben sorgen die Systeme so z.B. auch in der unbewohnten Zeit für ein angenehmes Raumklima. Sie erhalten die Bausubstanz und verhindern, dass sich Schimmel bildet. Ist ein PV-Modul integriert, können sie ohne externe Stromzufuhr heizen und lüften. Mit zusätzlichem Wärmetauscher liefert die Anlage im Sommer Energie für die Warmwasserbereitung.
Neben Gebäuden, die nicht das ganze Jahr hindurch bewohnt sind, eignen sich Solarluftkollektoren insbesondere für Industriehallen und Funktionsgebäude, in denen viel geheizt und gelüftet werden muss. Letzteres können Schwimm- und Sporthallen oder auch Laborgebäude sein. Ein weiteres Anwendungsfeld sind Büro- und Verwaltungsgebäude, bei denen jedoch die solare Frischlufterwärmung im Vordergrund steht. Darüber hinaus können landwirtschaftliche Produkte mit Solarluft getrocknet werden. Mit einer 1400m² großen Trocknungsanlage für Grünfutter hat auch Marktführer Grammer Solar 1977 sein Solarluftgeschäft begonnen.

In Europa kaum verbreitet
Obwohl sie so vielseitig einsetzbar sind, führen Luftkollektoren in Europa ein Nischendasein. „Der Marktanteil liegt unter einem Prozent in Europa“, berichtet Grammer-Geschäftsführer Siegfried Schröpf. Unter den herkömmlichen Kollektoren mit Wasser-Glykol-Gemisch dominieren die Flachkollektoren mit einem Marktanteil von 90 bis 95%.
Auch Susanne Gevert-Seidemann, Marketing-Beauftragte bei der Firma Robert Seidemann Vertrieb Luftkollektoren in Göttingen, stellt fest: „In Deutschland dreht sich alles um Wasser.“ Luft werde hier nur selten als Wärmeträger genutzt. Anders sei dies in Kanada, dem Land, aus dem die Luftkollektoren mit dem Produktnamen „Solarwall“ stammen, die Seidemanns vertreiben. Dort wird auch in Privathäusern mit Luft geheizt.

Ursprung 1881 in den USA
Dies mag an der geographischen Nähe zu dem Ursprungsland der Solarlufttechnik liegen. Bereits 1881 entwickelte Edward S. Morse in den USA das erste solare Luftheizsystem, das auch auf den Markt kam. Als die Energie nach dem Zweiten Weltkrieg knapp wurde, griffen US-amerikanische Solarpioniere das Konzept wieder auf. In der Zeit wurden viele Häuser mit Solarluftheizungen gebaut. Die Heizungen sind zum Teil heute noch in Betrieb.
In Deutschland ist es zu dieser Verbreitung im Ein- und Mehrfamilienhausbau noch nicht gekommen. Schröpf führt dies darauf zurück, dass die Technik noch zu wenig bekannt sei und der höhere Platzbedarf abschrecke. Da Luft eine geringere Dichte und Wärmekapazität als Wasser hat, speichert und transportiert sie weniger Energie. Dies erfordert höhere Volumenströme, die Rohrleitungen von Solarluftkollektoren sind deutlich dicker als bei Kollektoren mit einem Wasser-Glykol-Gemisch oder reinem Wasser als Wärmeträger.
Diese Bedenken sind den Herstellern bekannt. Schröpf betont jedoch, dass Solarluftsysteme auch in Privathäusern platzsparend untergebracht werden können. Eine Lösung sei das Verlegen der Rohre in stillgelegten Kaminen und Abmauerungen. Um zu viele Leitungen zu vermeiden, steuern die Fachleute von Grammer häufig nur die Wohnräume mit der Luftzufuhr an.

Freizeitsektor und Gewerbe
Insbesondere im Sanierungsbereich stellt das oberpfälzer Unternehmen derzeit eine wachsende Nachfrage nach Kollektoren fest. „Durch dicke Fenster und Außendämmung entstehen Feuchte- und Lüftungsprobleme“, erklärt Rudolf Ettl, Leiter des Bereichs Solarluftsysteme bei Grammer Solar. „Da setzt der Luftkollektor an.“ Immer mehr Besitzer von Ein- und Mehrfamilienhäuser würden auch lüften wollen. Der Umsatz des Unternehmens habe sich entsprechend verschoben. „50% machen wir mit Kleinanlagen z.B. in Ferienhäusern und auf Berghütten, die anderen 50% im Gewerbe“, berichtet Ettl. Von dem Umsatz bei Anlagen mit dem 2 m² großen „Twin Solar“-Kollektor entfällt etwa ein Drittel auf Wohnhäuser. Seit etwa 2003 holt der Wohnhausbereich bei Grammer Solar auf.
Laut Ettl schätzen die Eigentümer auch die schnelle Reaktion des Systems. „Im Winter kann man bei 30°C Kollektortemperatur schon heizen und lüften.“ Die schnelle Reaktion kommt allerdings auch bei nachlassender Sonneneinstrahlung zum Tragen. Daher ist, um die Wärme zu speichern, eine hohe Gebäudemasse wichtig.
Eine Möglichkeit sind sogenannte Hypokaustenwände, wie Grammer sie selbst in einem Teil des Firmengebäudes hat. Bei einer Hypokaustenwand sind beispielsweise Kalksandsteine mit großen Löchern darin so aufeinander gemauert, dass ein Röhrensystem entsteht. Die Luft strömt so durch die Röhren, dass die Wärme nach und nach abgegeben wird. Da solche Wände bereits beim Bau eingeplant werden müssen, sind sie noch selten zu finden. „Aber wenn es sie gibt, sind die optimal für Luftkollektoren“, weiß Ettl.  

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Klassiker Alpenhütte
Auf der Neuen Traunsteiner Hütte erläuterten Siegfried Schröpf und Rudolf Ettl ein Anwendungsbeispiel im Freizeitsektor. An der Hütte sind zwei Anlagen mit jeweils 10 m² Kollektorfläche installiert. Die Kollektornennleistung liegt bei jeweils 6 kW. Um das energieautarke Funktionieren in der luftigen Höhe zu gewährleisten, sind zwei PV-Module mit jeweils 100 Wp Leistung integriert. Die Warmluft aus den beiden Anlagen wird über zwei separate Luftverteilsysteme im Gebäude verteilt.
„Seitdem wir die Solar-Luft-Anlage haben, kühlt der Bau nicht mehr so aus, und es muss weniger geheizt werden“, erklärte Alfhart Amberger von der Sektion Traunstein. Dies kommt dem Deutschen Alpenverein entgegen, der sich den angewandten Umweltschutz auf die Fahnen geschrieben hat und gleichzeitig im Wettbewerb mit anderen Unterkünften steht. So investiert der DAV nicht nur jedes Jahr Millionen in die energetische Sanierung seiner Hütten, er überlegt auch, wie er Mitglieder halten und gewinnen kann. Dazu gehört, genügend Komfort auf den Hütten zu bieten. Amberger formuliert das Ziel so: „Wir müssen in der Gestaltung unserer Häuser kundengerecht vorgehen.“ Minusgrade und eiskalte Duschen würden die komfortverwöhnten Gäste heute eher abschrecken. Die Solar-Luft-Anlage bezeichnete er als „eine der besten Investitionen, die wir getätigt haben“.
Laut Rudolf Ettl können Solarluftsysteme zwischen 20 und 50% der Heizkosten einsparen. Ein weiterer Vorteil sei die kompakte Bauweise, die es ermögliche, dass die Anlage auch im Winter, wenn die Hütten nicht bewohnt sind, störungsfrei weiterläuft. Darüber hinaus sei der Wartungsaufwand gering. Bei einem Solarluftsystem muss lediglich einmal im Jahr der Filter gewechselt werden.
Nur mit Solarluftsystemen lassen sich Hütten und andere Gebäude jedoch nicht erwärmen, denn immerhin gibt es noch sonnenarme und sonnenlose Tage. Auf der Neuen Traunsteiner Hütte ist zusätzlich noch eine 34 m² große solarthermische Anlage mit zwei 1000-l-Pufferspeichern installiert. Auch Heizöl wird noch – per Seilbahn – auf den Berg geschafft. Rund 2000l verbrauchen die Hüttenwirte in einer Saison, dies allerdings, um mit dem Dieselaggregat Strom zu erzeugen.
Seit 1995 entwickelt Grammer Solar für den Deutschen Alpenverein umweltfreundliche und kostensparende Lösungen für deren 300 Hütten. Dazu gehören ebenfalls Solarschlammtrockner und Solarkomposter, die im Rahmen eines Forschungsprojektes der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) entstanden. Die Geräte helfen, den anfallenden Klärschlamm zu trocknen und Abfälle zu verrotten. Dies reduziert die Abfallmenge und erspart den DAV-Sektionen Geld für den Abtransport. Erste Pilotprojekte waren ein Schlammtrockner auf der Nördlinger Hütte und ein Solarkomposter auf der Kaunergrathütte. Mittlerweile sind auch Anlagen auf der Klostertaler Hütte, der Leutkircher Hütte und beim Kaiserjochhaus im Einsatz. Wegen der überschaubaren Anzahl der Häuser betrachtet Grammer Solar die Geräte jedoch als „Nischenlösungen für einen begrenzten Markt“.

Anlagen für Gewerbe und Kommunen
Weitaus üblicher sind da schon die Solarluftsysteme in Industriehallen, Schwimmbädern und Turnhallen. Zu den Vorzeigeprojekten von Grammer Solar zählen eine 275 m² große Anlage auf dem Universitätsklinikum in Freiburg und eine Solarluftfassade mit 240 m² Kollektoren an dem Laborgebäude von Lilly in Hamburg.
Auch von den kanadischen „Solarwall“-Kollektoren, die seit 1992 auf dem deutschen Markt erhältlich sind, gibt es zahlreiche Referenzprojekte. Eines befindet sich bei den Stadtwerken Rottenburg in Baden-Württemberg. In seinem Neubau stellt der kommunale Betrieb zum Beispiel Fahrzeuge, Schneepflüge und Rasenmäher ab. Das Erdgeschoss wird über Dunkelstrahler mit einer Heizleistung von 100 kW beheizt. Das Kellergeschoss wird ausschließlich über die solare Warmluft temperiert und belüftet. Die für den Luftwechsel erforderliche Frischluft wird solar erwärmt aus einer 80 m² großen „Solarwall“-Fassade am Treppenhaus angesaugt. Dem Erdgeschoss und dem Keller werden so jeweils 2400 m³ Warmluft in der Stunde zugeführt. Der Ventilator befindet sich an zentraler Stelle oberhalb des Quellluft-Auslasses im Erdgeschoss. Darüber hinaus ist eine Klappe installiert, die mit einer zweiten Ansaugöffnung des Gebäudes verbunden ist. Hier wird im Sommer kühle Luft von der Nordseite angesaugt. Die Kollektorfassade erspart den Stadtwerken Heizkosten und sorgt für warme Luft in dem Lager und in der Garage.
Die „Solarwall“-Technik geht auf die Firma Conserval Engineering in Toronto zurück, die in den 1970er-Jahren mit der Installation großflächiger Solarluftkollektorfassaden in den USA und Kanada begann. Seit den 1980er-Jahren wird der Kollektor unter dem Namen „Solarwall“ vermarktet. Von den anderen auf dem Markt erhältlichen Luftkollektoren unterscheidet sich der Solarwall-Kollektor dadurch, dass er nicht verglast ist. „Unser Absorber ist perforiert“, erklärt Susanne Gevert-Seidemann. „Auf dem dunklen Blech bilden sich Wärmepolster, die durch das perforierte Blech nach innen gezogen werden.“ Der Ventilator ziehe die warme Luft anschließend ins Gebäude. Laut Gevert-Seidemann liegen die Vorteile der unverglasten Variante darin, dass der Kollektor leichter sei und so einfacher montiert werden könne. Außerdem sei er günstiger als verglaste Solarluftkollektoren.
Susanne Gevert-Seidemann stellt derzeit eine steigende Nachfrage nach Luftkollektoren fest. „Seitdem die Energiepreise in die Höhe gehen, sind sie interessanter geworden“, freut sie sich. Außerdem beobachtet sie, ebenso wie Grammer Solar, dass immer mehr Menschen ihre Häuser lüften wollen. Dies macht sich im Angebot auf dem Markt bemerkbar. Zu den bekannten „Twin Solar“- und „Jumbo-Solar“-Kollektoren von Grammer Solar, dem kanadischen „Solarwall“- und dem „Solarventi“-Kollektor des gleichnamigen dänischen Herstellers (bis 2006 firmierte die heutige SolarVenti Ltd. unter dem Namen Aidt MiljØ) kommen neue Produkte dazu. So rührt z.B. seit Kurzem die Puren GmbH aus Überlingen am Bodensee die Werbetrommel für ihre „Bomatherm“-Dachsysteme mit Luftkollektoren.
Rudolf Ettl von Grammer Solar wundert das wachsende Angebot nicht. „Luftkollektoren sind ein interessantes Produkt mit großem Potenzial“, bekräftigt er. Außerdem würden sich auch immer mehr Handwerksbetriebe von der Masse im Solargeschäft abheben wollen, indem sie ein Produkt in ihr Angebot aufnehmen, das nicht jeder hat. Ein Nischenmarkt werde es gleichwohl bleiben.

Autor: Ina Röpcke ist ­Geprüfte Fachkraft ­Solartechnik (HWK), freie ­Journalis­tin und PR-Beraterin für ­Erneuerbare Energien.

Weitere Informationen:
Mehr zum Thema ist nachzulesen beim BINE-Informationsdienst „Solare Luftsysteme“. Die kostenlose, 12-seitige Broschüre steht zum kostenloser Download bereit unter: www.bine.info

Weitere Infos erhalten Sie auch bei den Herstellern:
Grammer Solar, www.grammer-solar.de
Robert Seidemann Vertrieb Luft­kollektoren, www.solarwall.de
SolarVenti, www.solarventi.com
Puren GmbH, www.puren.com