Im Rahmen eines vom BMU geförderten Forschungsprojektes (Förderkennzeichen 0325964A)
wurden vom ZAE Bayern Simulationsrechnungen für Einfamilienhäuser (Wohnfläche 150 m²) und Mehrfamilienhäuser (450 m²) mit unterschiedlichem Wärmebedarf durchgeführt.
Für Altbauten wurde mit einem Heizwärmebedarf von 150 kWh/m² a gerechnet, während für einen Neubau 50 kWh/m² a angenommen wurden, was in etwa dem EnEV-Standard entspricht.
Zusätzlich wurden Niedrigenergiehäuser mit einem Heizwärmebedarf von nur 30 kWh/m² a untersucht(„Drei-Liter-Haus“). Für alle Bauten ist eine Standard-Belegung mit 4 Personen und ein Warmwasserverbrauch von 50 Litern pro Person und Tag zugrundegelegt. Dies entspricht einem zusätzlichen Wärmebedarf von 3000 kWh pro Jahr.
Beim Kollektorfeld handelt es sich um Flachkollektoren auf dem neuesten Stand der Technik
mit einem Anstellwinkel von 45° und einer Ausrichtung nach Süden. Als Simulationsstandort wurde München mit einer horizontalen solaren Einstrahlung von durchschnittlich 1170 kWh / m² a festgelegt.
Abbildung 1 zeigt exemplarisch die Simulationsergebnisse für ein Einfamilienhaus des Typs „Neubau“:



Abbildung 1: Anteilige Energieeinsparung (solarer Deckungsgrad) für ein EFH (150 m², 4 Personen, 50
kWh/m²a Heizwärmebedarf) gegen Kollektorfeldgröße (Flachkollektoren, Kollektorneigung 45°, Süd)
bei unterschiedlichen Speichervolumina und Speicherdämmungen. (VSI) bezeichnet den
vakuumsuperisolierten Speicher (gestrichelte Kurven). Die durchgezogenen Kurven entsprechen
heute verfügbaren Speichern mit Standardisolationen aus PU-Hartschaum.Man erkennt, dass mit einem herkömmlichen Wärmespeicher mit einer typischen Größe von 1000
Litern (schwarze Kurve) und typischen Kollektorfeldgrößen (<40 m²) prinzipiell keine hohen solaren
Deckungsgrade über 60% erzielt werden können. Dies gelingt nur durch den Einsatz von großen
Wärmespeichern mit höherer Speicherkapazität und besserer Dämmung.
 
Die Abbildung zeigt auch den großen Vorteil der Vakuumisolation (gestrichelte Kurven) gegenüber
der Standardisolation bei größerem Speichervolumen, was Voraussetzung für eine
Langzeitspeicherung ist: Zur Erzielung einer solaren Deckung von 75 % werden beispielsweise bei
10 m³ Speichervolumen mit der neuartigen Superisolation unter 40 m² Kollektoren benötigt,
gegenüber 50 m² bei Einsatz eines Standardspeichers.

Im Rahmen der Simulationsrechnungen wurden auch Röhrenkollektoren untersucht. Hier zeigte sich,
dass bei sonst gleichen Bedingungen der solare Deckungsanteil noch einmal um einige Prozent-
punkte gegenüber Systemen mit Flachkollektoren ansteigt (Abb. 2):



Abbildung 2: Anteilige Energieeinsparung (solarer Deckungsgrad) für ein EFH (150 m², 4 Personen, 50
kWh/m²a Heizwärmebedarf) gegen Kollektorfeldgröße (Vakuumröhrenkollektoren, Kollektorneigung
45°, Süd) bei unterschiedlichen Speichervolumina und Speicherdämmungen. (VSI) bezeichnet den
vakuumsuperisolierten Speicher (gestrichelte Kurven). Die durchgezogenen Kurven entsprechen
heute verfügbaren Speichern mit Standardisolationen aus PU-Hartschaum.

Beispiel: Energieeinsparung im Neubau (EFH):
150 m² Wohnfläche, 50 m² Flachkollektoren, 10 m³ Hummelsberger-Vakuumspeicher,
Energieeinsparung für Heizung und Warmwasser 80 %.