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High Flow und Low Flow Solaranlagen – was ist das?

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Je tiefer man in Funktionsweise einer Solaranlage einsteigt, desto mehr Feinheiten offenbaren sich: Angefangen beim Unterschied zwischen Flachkollektor und Röhrenkollektor bis hin zum Wärmeträgermedium – und auch die Durchflussmenge kann variieren.

Ein kleines bisschen Physik: Der Volumenstrom

Dieser Volumenstrom ist eine wichtige Größe in der Solarthermie: Er drückt aus, wie viel Wärmeträgerflüssigkeit innerhalb einer Zeitspanne durch den Rohrquerschnitt fließt, also wie viele Liter pro Quadratmeter Kollektorfläche in der Stunde. Messen lässt er sich übrigens mit einem Flowmeter. Je nach Art des Volumenstroms unterscheidet man vier Anlagenkonzepte: High-Flow, Low-Flow, Drain-Back und Matched-Flow.

High-Flow Solaranlagen sind die häufigste Variante

Am weitesten verbreitet sind High Flow Solaranlagen. Sie haben einen stündlichen Volumenstrom zwischen 30 und 80 Liter je Quadratmeter installierter Kollektorfläche. Dadurch entstehen hohe Durchflussgeschwindigkeiten, die Wärme wird schneller abtransportiert und die Wärmeverluste sind geringer, da diese besonders bei hohen Kollektorbetriebstemperaturen auftreten. Außerdem könnte das Frostschutzmittel im Solarkreislauf durch zu hohe Temperaturen “cracken”. Allerdings zieht der hohe Volumenstrom höhere Betriebskosten nach sich, da die Solarpumpe mehr arbeiten muss; außerdem erwärmt sich das Wasser im Solarspeicher nur langsam, sodass der Heizkessel öfter anspringen muss, wenn kurzfristig warmes Wasser benötigt wird.

Low-Flow Solaranlagen

Bei Low Flow Solaranlagen dagegen liegt der Volumenstrom zwischen 7 und 25 Liter je Quadratmeter und Stunde. Die gemächlicheren Durchflussgeschwindigkeiten (und damit die geringere Durchflussmenge) lassen die Temperatur im Kollektor stärker ansteigen als bei High Flow Systemen, die Anlage reagiert schneller – d.h. wenn die Sonne zu scheinen beginnt, muss man nicht ewig warten, bis der Speicher durchgewärmt ist. Allerdings sind die Temperaturunterschiede (“thermische Spreizung”) innerhalb des Systems höher und man braucht einen (teuren) Schichtspeicher.

Das Matched-Flow Prinzip

Matched Flow bedeutet so viel wie passender Durchfluss. Das Konzept verbindet die Vorteile von High Flow und Low Flow und besagt, dass der Volumenstrom abhängig von der einfallenden Sonnenenergie dynamisch geregelt wird. Dazu braucht es unter Umständen eine zweite Pumpe, die sich zur Erhöhung des Volumenstroms zuschaltet, und einen Schichtspeicher. Der Planungsaufwand und die Kosten sind derzeit noch höher als bei den Anlagen mit konstantem Volumenstrom, und so sind Matched Flow Systeme momentan noch eher Exoten.

Drain back
Prinzip des Drainback Systems für Solaranlagen

Drain-Back-Systeme

Beim Drain Back System sagt der Name nichts über die Durchflussgeschwindigkeit, sondern bezeichnet die zeitweise “Rückentleerung” des Kollektors: Wenn der Solarspeicher voll ist oder Frostgefahr besteht, wird der Kollektor leer gepumpt. Allerdings ist die Luft im System ein Schwachpunkt für die Anlagentechnik und man braucht spezielle Kollektoren; dafür kann die Anlage mit reinem Wasser als Wärmeträger betrieben werden.

Nur eine Variante wassergeführter Solaranlagen

Drain-Back-Systeme sind aber nur eine Variante wassergeführter Kollektoren. Andere wasserbetriebene Systeme führen einfach geringfügig Wärme zu, um den Kollektor frostfrei zu halten – der Wärmeertrag bleibt durch die besseren physikalischen und chemischen Eigenschaften des reinen Wassers trotzdem höher als bei Anlagen mit Glykol.

Foto / Grafik: © Paradigma

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