Flachkollektor: Aufbau, Wirkungsgrad und Anwendung

flachkollektor
Der Begriff Flachkollektor bezeichnet eine bestimmte Bauweise von Sonnenkollektoren. Wie der Name bereits verdeutlicht, besitzt ein Flachkollektor im Vergleich zum Röhrenkollektor eine ebene Absorberfläche zur Sonne.

Flachkollektoren sind die in Deutschland am häufigsten zum Einsatz kommende Sonnenkollektorart.

Vorteile und Anwendungsgebiete von Flachkollektoren

Insbesondere bei der Warmwasserbereitung mit Solar ist diese Variante zum Einfangen des Sonnenlichts vorzufinden. Darüber hinaus finden sie auch bei der Heizungsunterstützung sowie in Kombianlagen Anwendung. In Deutschland ist der Flachkollektor für die Solarthermie die am häufigsten genutzte Art für diesen Einsatzbereich.

Im Gegensatz zu Röhrenkollektoren sind Flachkollektoren wesentlich einfacher aufgebaut und deshalb ebenfalls deutlich preiswerter. Allerdings ermöglichen sie niedrigere Temperaturen als Röhrenkollektoren. Dies reduziert einerseits die Leistung. Zugleich verringert dies jedoch auch die Anforderungen an das verwendete Material. Dies trägt zu den deutlich geringeren Kosten dieses Sonnenkollektortyps bei.

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Aufbau von Flachkollektoren


Die Kollektoren setzen sich aus folgenden Komponenten zusammen: 

  • Absorber
  • Kollektorgehäuse
  • Abdeckplatte („Solarglas“)
  • Wärmedämmung

Das Kernstück ist der Absorber. Dieser besitzt ein beschichtetes Absorberblech aus Kupfer, Aluminium oder Glas, welches die Energie der Sonneneinstrahlung in Solarwärme umwandelt. Hierbei bewirkt eine Beschichtung eine Maximierung der Wärmeaufnahme (ein hohes Absorptionsvermögen) sowie eine Minimierung der Wärmeabstrahlung (einen geringen Emissionsgrad).

Die auf der Rückseite und den Seitenflächen des Gehäuses befindliche Wärmedämmung verhindert Wärmeverluste. Die vom Kollektor absorbierte Wärme wird über die im Solarkreislauf enthaltende Solarflüssigkeit weiter bis zum Solarspeicher transportiert. Die Solarflüssigkeit besteht in der Regel aus einer Mischung aus Wasser und einem Frostschutzmittel. Letzteres gewährleistet, dass die Solaranlage auch im Winter zuverlässig arbeitet.

Die zu wählende Größe des Solarspeichers richtet sich nach dem jeweiligen System. So ist der Speicher einer Kombianlage zur Heizungsunterstützung gewöhnlich deutlich größer als der einer zur Warmwasserbereitung dienenden Solarthermie Anlage, damit er die höheren Wärmeerträge dieses Anlagentyps speichern kann.

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Wie hoch ist der Wirkungsgrad?

Unter typischen Betriebsbedingungen erzielt ein Flachkollektor einen Wirkungsgrad von rund 50 bis 60 Prozent. Damit liegt er etwa 30 Prozent unter dem von Vakuum-Röhrenkollektoren.

Wie weit der Wirkungsgrad tatsächlich hinter dem eines Vakuum-Röhrenkollektors zurückbleibt, hängt jedoch stark von den jeweils herrschenden äußeren Bedingungen ab:

Denn höher der Wärmeanteil ist, den die Oberfläche des Flachkollektors an die Umgebung abführt, desto stärker fallen die Nachteile dieses Kollektortyps ins Gewicht. Denn die auftretenden Wärmeverluste steigen mit der Höhe vorliegenden Temperaturdifferenz zwischen dem Absorber und der Außenluft. Auch starke Winde senken den Wirkungsgrad, da sie einen Teil der Wärme von der Kollektoroberfläche abtransportieren.

Einen Flachkollektor kaufen

Aufgrund ihrer im Vergleich zu Röhrenkollektoren deutlich niedrigeren Kosten bilden Flachkollektoren die preiswerte Standardlösung für private Solarthermieanlagen. Denn obwohl sie  zur Erzielung der gleichen Leistung eine wesentlich größere Kollektorfläche als Vakuum-Röhrenkollektoren benötigen, sind die Gesamtkosten einer mit Flachkollektoren betriebenen Solaranlage gewöhnlich um 10 bis 30 Prozent niedriger, als die einer entsprechenden Röhrenkollektoranlage. Um den Preis für einen Flachkollektor weiter zu mindern, besteht die Möglichkeit diesen gebraucht zu kaufen. Achten Sie hier jedoch auf eine gute Funktionsweise und prüfen Sie die Module auf Beschädigungen.