Flachkollektor - Aufbau, Funktion & Wirkungsgrad
Flachkollektoren halten seit den größten Marktanteil im deutschen Markt: der Flachkollektor weist im Vergleich der Solarthermie Kollektoren eine gute Mischung aus einfachem und robustem Aufbau, effektiver Wirkung und geringen Systemkosten auf. Sie kommen vor allem bei der Warmwasserbereitung zum Einsatz, aber auch bei der Heizungsunterstützung in Kombianlagen sind sie oft auf Hausdächern zu sehen.
Schnitt durch einen Flachkollektor | Bild: Bosch Thermotechnik GmbH
Die Bestandteile von Flachkollektoren
Ein Flachkollektor besteht aus dem Absorber, dem Kollektorgehäuse, einer Abdeckplatte - auch "Solarglas" genannt - und einer Wärmedämmung. Der Absorber ist das Kernstück des Kollektors. Das beschichtete Absorberblech aus Kupfer-, Aluminium oder Glas wandelt die Einstrahlung in Wärme um. Eine Beschichtung sorgt dafür, dass möglichst viel Wärme aufgenommen (hohes Absorptionsvermögen) und möglichst wenig Wärme abgestrahlt wird (geringer Emissionsgrad).
Die Wärmedämmung auf der Rückseite und den Seitenflächen des Gehäuses verhindert Wärmeverluste. Die Wärme wird über die Solarflüssigkeit im Solarkreislauf weiter vom Flachkollektor bis zum Speicher transportiert. Die Solarflüssigkeit setzt sich meist aus Wasser und einem Anteil an Frostschutzmittel zusammen, damit die Anlage auch im Winter zuverlässig arbeitet.
Die Anforderungen an einen Speicher sind vom System abhängig - ein Solarthermie Speicher einer Anlage zur Warmwasserbereitung muss andere Anforderungen erfüllen als der Solarspeicher einer Kombianlage zur Heizungsunterstützung. Letzterer ist meist deutlich größer, damit er die höheren Wärmeerträge speichern kann.
Der Wirkungsgrad verändert sich bei unterschiedlichen Bedingungen
Bilder: Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg / ITW
Wichtige Kenngrößen sind der Wirkungsgrad und die Wärmeverluste. Es treten optische Verluste und thermische Verluste auf. Optische Verluste setzen sich aus Reflexion oder Absorption der Sonnenstrahlen an der Glasabdeckung, Reflexion der Strahlung am Absorber oder allgemeiner Wärmeemission der einzelnen Bauteile zusammen. Thermische Verluste treten zum Beispiel durch Konvektion auf, wenn der Flachkollektor höhere Temperaturen als seine Umgebung aufweist.
Der Wirkungsgrad oder Konversionsgrad gibt an, wie viel Prozent der auftreffenden Sonnenenergie in von den Flachkollektoren in nutzbare Wärme gewandelt wird. Der Wirkungsgrad ist keine stabile Größe, sondern von variablen Umweltbedingungen abhängig - beispielsweise sinkt der Wirkungsgrad bei steigender Umgebungstemperatur. Hier ist ein genauer Vergleich zwischen den Flachkollektoren notwendig, da diese Werte deutlich variieren.
Fachbetriebe für Solarthermie unterstützen bei der Wahl zwischen Flachkollektor und Vakuumröhrenkollektor und beraten zu allen Fragen zu Aufbau und Installation.
