DIY – Solarluftkollektor – günstige Heizung fürs Gartenhaus

DIY – Solarluftkollektor – günstige Heizung fürs Gartenhaus

In unserem Garten steht ein kleines Backsteinhäuschen, mit einem Aufenthaltsraum und Schlafmöglichkeiten. Wir nutzen das Haus im Winter zwar nicht, möchten aber die Substanz und die im Haus gelagerten Gegenstände vor Frost schützen.

Wenn wir im Winter mal da sind, können wir das Häuschen zwar mit  unserem 5kW Schwedenofen aufheizen. Das hält das Haus bei Minusgraden aber in der Regel nur 1-2 Tage frostfrei.

Die Hütte mit einem Heizlüfter, Konvektor oder Ölradiator als Frostwächter zu heizen, kam für uns aufgrund des Stromverbrauchs und der Brandgefahr (die meisten Geräte sind von den Herstellern auch nur für die Nutzung unter Aufsicht zugelassen) nicht in Frage.

Nach ausgiebiger Recherche im Internet, habe ich deshalb vor 3 Jahren einen Solarluftkollektor gebaut.

Obwohl der Solarluftkollektor bei uns nicht optimal aufgestellt ist und deshalb im Winter meist nur ca. 2 Stunden läuft, haben wir damit die letzten drei Winter unser Häuschen bis auf wenige Tage ohne Zuheizen frostfrei halten können.

WAS IST EIN SOLARLUFTKOLLEKTOR?

Ein Solarluftkollektor funktioniert ähnlich wie ein Kollektor für Solarthermie, nur das in einem Soluko Luft statt Flüssigkeit erwärmt wird.

Beim Solarluftkollektor handelt es sich um einen meist schwarzen Kasten mit einer nach Süden ausgerichteten großen Glasfläche. In dem Kasten befinden sich je nach Bauart unterschiedliche Materialien und Strukturen, die die Wärme der Sonneneinstrahlung aufnehmen und an die durchströmende Luft abgeben. Meist wird die Luft durch einen Lüfter durch den Solarluftkollektor  „geschoben“. Es gibt aber auch Solukos, die ausschließlich mit Konvektionsströmen arbeiten.

WARUM EIN SOLARLUFTKOLLEKTOR?

Einen Soluko kann man einfach selbst bauen.

Ein Soluko verbraucht keinen Strom (wenn ausschließlich Konvektionsströme für den Lufttransport genutzt werden) oder nur sehr wenig Strom (für den Lüfter).

Ein DIY-Solarluftkollektor ist damit in Anschaffung und Unterhalt deutlich günstiger als die meisten anderen Heizmöglichkeiten.

Die Brandgefahr ist bei einem Soluko deutlich niedriger als bei Heizlüftern etc.

 

UNSER DIY - SOLUKO

Rahmenbedingungen

Unser Backsteinhäuschen steht auf einem sonnigen Süd-Ost-Hang. Im Erdgeschoss ist es das ganze Jahr über sehr feucht (>60% rel. Luftfeuchte) und ziemlich kühl. Um das Feuchtigkeitsproblem in den Griff zu bekommen, habe ich einen Bayernlüfter, eine dezentrale Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung (mit 2 PC-Lüftern und 2x50er Rohre für Zu- und Abluft), eingebaut. Im Sommer funktioniert das bislang auch ganz ok, nur im Winter nicht, da die Lüftungsanlage bei Temperaturen unter 15 Grad runter regelt und unter 5 Grad die Lüfter kaum noch laufen.

Der Solarluftkollektor sollte deshalb nicht nur kostengünstig als Frostwächter heizen, sondern auch das Haus regelmäßig durchlüften und entfeuchten um Schimmelbildung zu vermeiden.

Da an unserem Backsteinhäuschen auf der Südseite ein Schuppen angebaut ist, konnten ich den Soluko nicht wie üblich direkt an der Hauswand montieren.

Ich habe deshalb etwas improvisiert und uns einen freistehenden, mobilen Solarluftkollektor gebaut.

freistehender, mobiler Solarluftkollektor

Vorteile

  • Solarluftkollektor kann einfacher von Zuluft-Betrieb auf Umluft-Betrieb umgeschaltet werden (siehe unten, haben wir in den letzten 3 Jahren aber noch nie gemacht)
  • SOLUKO kann optimaler auf die Sonneneinstrahlung ausgerichtet werden.
  • man kann den Solarluftkollektor im Sommer abbauen.

Nachteile

  • längerer Leitungsweg, Rückseite des Kollektors steht im Freien, dadurch größerer Wärmeverlust
  • Kollektor steht bei uns an der Westseite des Hauses, dadurch bekommt er erst ab 11/12 Uhr Sonne ab.

Kollektorart

Aufgrund der Infos auf dieser Seite http://builditsolar.com/Experimental/AirColTesting/Index.htm und dieser Seite http://www.builditsolar.com/Experimental/ScreenAbsorber/ScreenAbsorber.htm habe ich mich für einen „3-lagigen Fliegengitter-Kollektor“ entschieden.

D.h. in dem Kollektor sind schräg drei Lagen schwarzes Fliegengitter mit je ca. 2cm Abstand gespannt. Dieses heizt sich durch die Sonneinstrahlung auf und gibt die Wärme an die quer durchströmende Luft sehr gut ab.

Das funktioniert in der Praxis deutlich besser, als man denkt.

Kollektoraufbau

Aufgrund der Infos auf dieser Seite http://www.copy-net.de/Solar/Solar_neu.html habe ich mich bei der Kollektorabdeckung für eine Hohlkammerplatte (2500x980x10mm) entschieden. Die Hohlräume der Platte habe ich oben und unten mit Silikon abgedichtet.

Sämtliche Kollektormaße habe ich im Weiteren an dieser Größe ausgerichtet. Im Ergebnis hat der Kollektor so eine Netto-Kollektorfläche von ca. 2,1qm bekommen, wobei das Fliegengitter 3m x 2m x 0,91m groß ist.

Die Seitenteile und den Rahmen für das Fliegengitter habe ich aus fünf vorhandenen Baudielen (3000x200x40) gebaut. Als Fliegengitter habe ich robustes Fiberglasgewebe 2x3m genommen.

Da die Rückwand des Kollektors im Freien steht, habe ich mich dazu entschieden diese zu dämmen. Hierzu habe ich die Rückwand 3-teilig aufgebaut. In der Mitte eine 40mm-Glaswolle-Dämmung (WLG 040), davor und dahinter jeweils eine Rückwand aus beschichtetem 4er-Sperrholz.

Alle Teile habe ich verschraubt, zusätzlich geleimt und mit Acryl (überstreichbar, bis 80 Grad temperaturbeständig) abgedichtet. Danach habe ich den Kollektor innen und außen mit Acryllack schwarz, matt, gestrichen.

Die Hohlkammerplatte habe ich bei der Montage ebenfalls umlaufend mit einem Dichtungsband abgedichtet bzw. beim zweiten Mal dann mit Silikon. Befestigt habe ich die Hohlkammerplatte mit Alu-L-Profilen und Schrauben (siehe Foto oben).

Um den Kollektor gegen Windstöße zu sichern, habe ich zusätzlich zum Gestell noch zwei Ösenplatten* angebracht. Dadurch kann ich den Kollektor mit Spanngurten zusätzlich absichern.

Nach einem Jahr Betrieb war die erste Hohlkammerplatte gerissen. Das lag unter anderem daran, dass sie sich im Betrieb sehr stark durchgebogen hat. Ich habe deshalb beim Tausch der Hohlkammerplatte noch zwei Querstreben aus T-Stahl gegen das Durchbiegen eingbaut. Die neue Platte hat damit bereits zwei Jahre ohne Risse überstanden.

Lüftung

Ich habe mich für den Rohrdurchmesser DN125 entschieden. Oben und unten im Kollektor habe ich jeweils ein passendes Loch ausgeschnitten. In die Hauswand habe ich im Erdgeschoss und Dachgeschoss je ein 125er Wickelfalzrohr* eingelassen. In beiden Wickelfalzrohren habe ich Standard-Rückschlagklappen* eingebaut.

Zum Verbinden des Kollektors mit den Hausanschlüssen habe ich 2m ummantelte Lüftungsschläuche* und vier Verbindungsstücke* sowie für die offenen Lüftungslöcher zwei Edelstahl-Lüftungsgitter mit Insektennetz* gekauft.

Ich habe alle Lüftungsteile über eBay beim MKK-Shop* gekauft und bin mit Qualität, Preis-Leistung und Lieferung sehr zufrieden.

Im Erdgeschoss habe ich einen 230V/35W-Lüfter* (bis  218 m³/h, 31 dB, zugelassen bis 80 Grad Lufttemperatur) an das Wickelfalzrohr in der Wand angeschlossen. Geschaltet wird der Lüfter über einen digitalen Temperaturdifferenzregler* (damals noch 30€).

Nach einigem Probieren habe ich den Temperaturdifferenzregler so eingestellt, dass der Lüfter anfängt zu laufen, wenn es im Kollektor 20 Grad wärmer als im Haus ist und der Lüfter wieder ausgeht, wenn die Temperaturdifferenz unter 15 Grad fällt. Mit dieser Einstellung habe ich sehr gute Erfahrungen gemacht.

Zwischenzeitlich habe ich den Lüfter nicht mehr fest an der Wand, sondern mobil auf einem Holzbrett montiert (da ich den Lüfter im Sommer ohne den SOLUKO zum automatischen Lüften/Kühlen einsetze, dazu in einem anderen Blogbeitrag später mehr). Den Temperaturdifferenzregler sowie einen analogen Betriebsstundenzähler* habe ich an dem Brett in einer Aufputz-Abzweigdose mit den Maßen 150x110x85mm, IP44 (leider nicht mehr lieferbar) untergebracht. Für die Kabeldurchführungen habe ich diese Kabelverschraubungen* verwendet.

Bei Zuluft-Betrieb wird ein Lüftungsschlauch unten am Kollektor und mit der anderen Seite an den Lüfter im Erdgeschoss verbunden. Das andere Loch des Kollektors sowie das Loch in der Hauswand im Dachgeschoss werden mit den Lüftungsgittern geschützt.

Beim Umluft-Betrieb wird statt den beiden Lüftungsgittern der zweite Lüftungsschlauch eingesetzt. Allerdings haben wir den Umluft-Betrieb die letzten 3 Jahre noch nie genutzt, da uns die Entfeuchtungsfunktion durch die Durchlüftung mit Frischluft immer wichtiger war, als ein paar Grad höhere Temperaturen.

Der erste Lüfter hat nach ca. 700h Betriebszeit aufgegeben und musste
gegen einen neuen ersetzt werden. Der ist anscheinend mit den Lufttemperaturen von bis zu ca. 50 Grad nicht klargekommen. Der Temperaturdifferenzregler
funktioniert nach wie vor einwandfrei.

Fazit nach 3 Jahren Betrieb

Insgesamt bin ich mit dem SOLUKO sehr zufrieden und würde ihn sofort wieder bauen und betreiben.

Wir haben mit ihm unser Häuschen die letzten drei Winter bis auf wenige Tage ohne Zuheizen frostfrei halten können und dass, obwohl er bei uns nicht optimal aufgestellt ist.

Der Stromverbrauch ist vernachlässigbar, die Warmluft, die dagegen schon bei etwas Sonnenstrahlen ins Haus strömt, unvorstellbar ;-).

Hier eine Beispiel-Messung bei der man gut sieht, wie schnell die Temperatur im Haus dank dem SOLUKO an Sonnentagen ansteigt (und leider aufgrund der ungedämmten Backsteinwände danach auch wieder schnell fällt).

Für die Messungen verwende ich den SensorPush HTP.xw* einen Bluetooth-Sensor für Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Der funktioniert bei mir bislang sehr zuverlässig, misst Temperatur und Luftfeuchtigkeit relativ genau und kann die Werte auf dem internen Speicher bis zu zwei Wochen speichern. Ich kann ihn also nur empfehlen.

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