Flachkollektoren

Bei einer thermischen Solaranlage, sind die Kollektoren einer der wichtigsten Bestandteile der Anlage. Die Kollektoren wandeln die Energie der Sonne in Wärme um und leiten über den Solarkreislauf die Wärme in den Speicher weiter. Von dort aus, kann das warme Wasser bei Bedarf genutzt werden. Bei der Wahl der Kollektorart, fällt die Entscheidung meistens auf Flachkollektoren. Nachvollziehbar, denn die Flachkollektoren sind günstig in der Anschaffung, robust, einfach im Aufbau und effektiv.

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Aufbau und Funktion

Wie es sich durch den Namen selbst erraten lässt, besteht der Flachkollektor aus einer flachen Anordnung von einem Absorber, einer Glasabdeckung (Solarglas), den Kollektorgehäuse und der Wärmedämmung. Die Wärmedämmung bei Flachkollektoren besteht zumeist aus einer Isolierung aus Polyurethan-Schaum und befindet sich auf den Seitenflächen und auf der Rückseite des Gehäuses. Durch die Dämmung werden größere Wärmeverluste vermieden. Da innerhalb der Flachkollektoren Luftbewegungen herrschen, geht ein Teil der gewonnenen Energie, anders als bei Vakuumröhrenkollektoren, verloren. Der Absorber eines Flachkollektors ist ein beschichtetes Absorberblech, bestehend aus Kupfer-, Glas oder Aluminium und wandelt die durch die Sonne eingestrahlte Energie in Wärme um. Die ebene Absorberfläche wird ohne Krümmung und Konzentration zur Sonne ausgerichtet. Die Beschichtung des Absorbers sorgt dafür, dass so viel Wärme wie möglich aufgenommen und dabei wenig Wärme abgestrahlt wird. Bei der Aufnahme der Wärme spricht man auch von hohem Absorptionsvermögen. Bei Flachkollektoren die effizienter sind, wird eine selektive Beschichtung genutzt, die einen höheren Absorptionsgrad erreichen kann. Die selektive Beschichtung besteht in den meisten Fällen aus Schwarz-Nickel, aus Titan-Nitrid-Oxid oder aus Schwarzchrom. Die Solarflüssigkeit befindet sich in Rohren, die unterhalb der Absorberplatten verlaufen und befördert die solar gewonnene Wärme in den Wärmespeicher. Die Solarflüssigkeit besteht aus einem Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel und sorgt dafür, dass auch im Winter die Anlage reibungslos arbeiten kann.

Flachkollektor mit Absorberblech

Vor- und Nachteile der Flachkollektoren

Vorteile

  • Die Anschaffungskosten sind im Vergleich zu anderen Kollektoren pro Quadratmeter günstiger.
  • Da witterungsbeständige Materialien und hagelfestes Solarglas verbaut werden, weisen Flachkollektoren eine lange Lebensdauer auf.
  • Die Installation und die Verschaltungen der Kollektoren gestalten sich einfach. Außerdem ist die Integration für Aufständerungen oder Indach-Lösungen bei Flachkollektoren einfacher umzusetzen.
  • Von der BAFA erhalten Sie seit 2015 staatliche Fördermittel auch bei Verwendung einer Solarthermieanlage zur Warmwasserbereitung.
  • Der Warmwasserbedarf lässt sich im Sommer durch Flachkollektoren komplett decken.
  • Flachkollektoren weisen eine schlanke Bauweise auf und sie lassen sich reibungslos in die Dachhaut verbauen.

Nachteile

  • Der Wirkungsgrad ist niedriger als bei Vakuumröhrenkollektoren.
  • Durch die reflektierende Abdeckung und durch Luftbewegungen innerhalb der Kollektoren, entstehen Wärmeverluste.
  • In den Jahreszeiten in denen geheizt werden muss, liegt der Kollektorertrag deutlich unter dem eines Vakuumröhrenkollektors.

Bei der Aufzählung der Nachteile gilt es jedoch zu berücksichtigen, dass die Anschaffungskosten der Vakuumröhrenkollektoren etwa 30% höher sind, als bei Flachkollektoren. Bei einer thermischen Solaranlage zur Warmwasserbereitung zum Beispiel, macht die Anschaffung von Röhrenkollektoren nur wenig Sinn, da der Bedarf auch durch Flachkollektoren gedeckt werden kann. Außerdem würden die hohen Anschaffungskosten der Vakuumröhrenkollektoren dieses System unwirtschaftlich machen.

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Wirkungsgrad von Flachkollektoren

Bei der Kollektorwahl sollte auf den Wirkungsgrad und die Wärmeverluste geachtet werden. Denn auch bei Flachkollektoren treten thermische und optische Verluste auf. Wenn die Kollektoren eine höhere Temperatur aufweisen als die Umgebungstemperatur, führt dieser Umstand zu thermischen Verlusten. Wenn die Sonnenstrahlen an der Glasabdeckung reflektieren oder absorbieren, spricht man von optischen Verlusten. Letztlich gibt der Wirkungsgrad an, wie viel Prozent der solar gewonnenen Energie durch die Kollektoren in Wärme umgewandelt werden können. Der Wirkungsgrad kann jedoch je nach Wetterlage stark variieren. Bei hohen Temperaturen im Sommer, sinkt der Wirkungsgrad der Kollektoren.

 
Flachkollektoren kosten im Durchschnitt 250 € pro Quadratmeter Bruttokollektorfläche.

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