Flachkollektor, einfach erklärt

Flachkollektor

Weiter gehts in der Serie Komponenten einer Solaranlage. Der Solarkollektor fängt auf dem Dach die Sonnenwärme ein und ist damit das Kernstück der Solarthermieanlage. Zum Heizen mit der Sonne stehen mehrere Kollektortypen zur Auswahl; am häufigsten ist derzeit der Flachkollektor in Deutschland anzutreffen.

Wie ein Fenster zur Sonne

Von außen sieht man zunächst eine flache Glasabdeckung in einem Rahmen aus Metall. Im Inneren des Flachkollektors befindet sich der Absorber. Seine Aufgabe ist es, die Sonnenwärme aufzunehmen, also zu absorbieren. Auf der sonnenabgewandten Rückseite ist der Flachkollektor mit einer Wärmedämmung versehen.

Schema eines Flachkollektors

Schema eines Flachkollektors

Selektiver Absorber

Der Absorber ist das Herzstück des Kollektors. Er besteht aus einem Absorberblech (zumeist aus Kupfer, seltener aus Aluminium) und einem Röhrensystem aus Kupfer. Der Absorber erhält eine so genannte selektive Beschichtung – diese bewirkt, dass der Absorber die von außen kommende Sonnenenergie gut aufnimmt und möglichst wenig davon wieder abgibt.

Abdeckung aus Solarglas

Die Glasabdeckung sorgt ebenfalls dafür, dass möglichst viel Wärme im Kollektor bleibt und nicht etwa durch die Luft abtransportiert wird. Diesen Effekt kennt man auch aus dem Treibhaus oder Wintergarten – beide heizen sich bei Sonnenschein ordentlich auf, selbst wenn es draußen kühler ist. Deshalb wird spezielles Solarglas eingesetzt, das durchlässig für die Sonnenstrahlung ist und wenig reflektiert, aber die Wärme im Kollektor hält. Außerdem ist es bruchsicherer und stabiler als normales Fensterglas, um Wind und Wetter standzuhalten.

Kollektorschnittbild

Schnitt durch einen Flachkollektor

Transport und Stillstand

Das Wärmetransportmedium – oder Solarflüssigkeit – besteht aus einem Wasser-Frostschutzgemisch, damit der Kollektor im Winter nicht einfriert. Es zirkuliert durch das Röhrensystem des Absorbers und zum Wärmespeicher im Haus, wo die Sonnenwärme für die Heizungsunterstützung bzw. Warmwassererzeugung genützt werden kann. Der Flachkollektor muss aber nicht nur vor Frost geschützt werden, sondern auch vor zu viel Hitze: Wenn bei hohen Temperaturen keine Wärme mehr abgenommen wird, weil der Speicher voll ist und kein warmes Wasser für die Dusche oder die Heizung gebraucht wird, steht der Wasserkreislauf still und der Kollektor heizt sich auf bis zur so genannten Stagnationstemperatur. Deshalb werden die Bauteile des Flachkollektors entsprechend hitzebeständig konstruiert.

Aufdach- und Indachmontage möglich

Bei Neubauten oder wenn das Dach ohnehin saniert werden soll, können Flachkollektoren auch in das Dach integriert werden – dann entfällt ein Teil der Dachdeckung, und der Kollektor fügt sich schöner in die Architektur des Hauses ein. Häufig aber werden Kollektoren nachträglich auf dem Dach installiert. Der Vorteil: Selbst wenn das Dach nicht nach Süden schaut oder zu flach geneigt ist, können die Kollektoren der Solarthermieanlage mit Hilfe eines Gestells so ausgerichtet werden, dass die Sonnenstrahlen möglichst senkrecht auf die Kollektorfläche treffen. Eine Aufständerung korrigiert somit den Dach- oder Neigungswinkel und steuert zudem, ob die thermische Solaranlage auf möglichst hohe Erträge in bestimmten Jahreszeiten hin optimiert sein soll. Für höhere Solargewinne im Winter, bei tief-stehender Sonne, eignet sich ein steilerer Aufstellungswinkel. Soll jedoch, beispielsweise zur Erwärmung eines Swimmming-Pools, möglichst viel Warmwasser in den sonnigen Sommer-Monaten gewonnen werden, so empfiehlt sich ein flacherer Winkel.

Titelfoto: (c) T. Weyrauch, Schema eines Flachkollektors: wikipedia | (c) RobbyBer, Schnitt durch einen Flachkollektor: wikipedia | (c) Bernd Rieke

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