Auf dem Dach nimmt der Kollektor die Sonnenwärme auf und gibt sie an eine frostsichere Flüssigkeit ab. Eine Pumpe fördert sie zum Speicher im Keller, wo ein Wärmetauscher die Wärme an das Wasser abgibt, und die abgekühlte Flüssigkeit steigt zurück aufs Dach. Die Regelung vergleicht die Temperatur am Kollektor mit der im Speicher und schaltet die Pumpe nur ein, wenn oben mehr Wärme ist als unten.
Flachkollektoren sind der Regelfall, weil sie fürs Warmwasser ausreichen und je Quadratmeter am wenigsten kosten. Vakuumröhren liefern bei gleicher Fläche mehr Ertrag, vor allem in der kalten Jahreszeit, und kosten entsprechend mehr. Sie kommen ins Spiel, wenn das Dach klein ist oder die Anlage die Heizung unterstützen soll. Für die Größenordnung: Berlin liegt bei rund 1.000 Kilowattstunden Einstrahlung je Quadratmeter und Jahr, ein Flachkollektor macht daraus erfahrungsgemäß 350 bis 450 Kilowattstunden nutzbare Wärme.
Warmwasser oder Heizungsunterstützung
Eine Warmwasseranlage rechnet mit etwa 1 bis 1,5 Quadratmetern Kollektor je Person und 50 bis 80 Litern Speicher je Quadratmeter. Für vier Personen sind das fünf bis sechs Quadratmeter und ein Speicher von 300 bis 400 Litern. Sie deckt erfahrungsgemäß 50 bis 60 Prozent des Warmwasserbedarfs im Jahr.
Eine Anlage mit Heizungsunterstützung hat zehn bis fünfzehn Quadratmeter und einen Kombi- oder Pufferspeicher von 800 bis 1.000 Litern. Sie bringt im Frühjahr und Herbst Wärme in den Heizkreis und spart erfahrungsgemäß 15 bis 25 Prozent des Heizenergiebedarfs. Mehr ist es in gut gedämmten Häusern mit Fußbodenheizung, weniger im Altbau mit hohen Vorlauftemperaturen. Welcher Speicher zu welcher Anlage gehört und warum die Schichtung darin den Ertrag entscheidet, lesen Sie unter Pufferspeicher.
Stagnation und Frost
Im Sommer, wenn der Speicher voll ist und niemand Wasser abnimmt, steht die Anlage still und der Kollektor wird über 150 Grad heiß. Die Flüssigkeit verdampft und drückt sich ins Ausdehnungsgefäß zurück; eine richtig ausgelegte Anlage übersteht das jeden Sommer ohne Schaden. Drain-Back-Systeme lassen die Flüssigkeit bei Stillstand aus dem Kollektor ablaufen und umgehen das Thema ganz. Gegen Frost schützt ein Glykolanteil im Solarkreis, der alle paar Jahre geprüft wird.
Kombination mit Gas, Pellet und Wärmepumpe
An einem Gas-Brennwertkessel oder einem Pelletkessel ist die Solaranlage der Sommerbetrieb: Der Kessel bleibt von Mai bis September aus, startet seltener und hält länger. Voraussetzung ist ein Speicher mit zwei Wärmetauschern, unten für die Sonne, oben für den Kessel, und eine Regelung, die den Kessel erst nachheizen lässt, wenn die Sonne nicht reicht. Hat die vorhandene Heizung nur einen einfachen Speicher, wird er getauscht; das steht dann mit Preis im Angebot. Wer den Gaskessel ohnehin erneuert, plant die Solaranlage am besten gleich mit, weil Speicher und Hydraulik dann in einem Zug entstehen. Wie ein neuer Brennwertkessel dafür ausgelegt wird, beschreibt die Seite zur Gasheizung. Und wer Gas mit einer kleinen Wärmepumpe koppeln will, findet die Solaranlage dort als dritten Wärmeerzeuger wieder, siehe Hybridheizung.
Neben einer Wärmepumpe passt Solarthermie vor allem dort, wo die Anlage schon vorhanden ist und weiterlaufen soll. Sie passt auch bei sehr hohem Warmwasserbedarf mit mehreren Duschen und vielen Personen im Haus. Dann übernimmt die Sonne von Mai bis September das Duschwasser. Die Wärmepumpe bleibt in dieser Zeit auf die wenigen Stunden beschränkt, in denen der Speicher unter die Solltemperatur fällt.