Den richtigen Solarthermiekollektor finden

• Flachkollektor oder Röhrenkollektor? Kollektoren im Vergleich
• Flachkollektoren überzeugen im Vergleich mit gutem Preis-Leistungsverhältnis
• Der Röhrenkollektor ist leistungsstärker und teurer
• Fazit
• FAQ

Grundsätzlich funktionieren der Vakuumröhrenkollektor und der Flachkollektor gleich: Bei beiden kommt eine dunkle Absorberfläche zum Einsatz, welche die auftreffende Solarstrahlung in Wärme umwandelt. Von diesem Absorberblech, dem Herzstück eines jeden Kollektors, transportieren flüssigkeitsgefüllte Rohre die Wärme zum Warmwasser-Solarspeicher. Hat das Trägermedium die Wärme abgegeben, wird es zum Solarkollektor zurückgeführt und der Kreislauf beginnt erneut. Obwohl das Grundprinzip dasselbe ist, gibt es Unterschiede zwischen Flachkollektoren und Röhrenkollektoren, die wir Ihnen im Folgenden genauer vorstellen möchten.

Ein Flachkollektor besteht aus einem Absorber in einem flachen wärmegedämmten Gehäuse mit einer transparenten Abdeckung. Es gibt zwei Anschlüsse für Rohre, die den Zu- und Ablauf der Wärmeträgerflüssigkeit sicherstellen. Sie befinden sich üblicherweise seitlich an dem Solarkollektor.

Flachkollektoren unterscheiden sich vom Vakuumröhrenkollektor nicht nur optisch, sondern vor allem durch die Art, wie ihr Absorber isoliert ist: Anstelle eines hocheffektiven Vakuums kommen Dämmmaterialien wie Polyurethanschaum oder Mineralwolle zum Einsatz. Denn das Format des Flachkollektors macht physikalisch den Einsatz eines Vakuums unmöglich: Der Druck würde zu hoch werden.

Mit der runden Anordnung beim Röhrenkollektor ist dies hingegen umsetzbar. Somit ist die Effizienz des Flachkollektors vor allem durch die Art der Dämmung bei kalten Temperaturen beziehungsweise bei großen Temperaturdifferenzen im Vergleich geringer als die des Vakuumröhrenkollektors. Kurz gesagt: Die thermischen Verluste sind im Vergleich zum Vakuumröhrenkollektor höher.

Auch durch Luftbewegungen – mangels Vakuum – und die reflektierende Abdeckung (optische Verluste) in dem Kollektor kann ein Wärmeverlust auftreten. Somit hat der Flachkollektor eine geringere Wärmeleistung als ein Röhrenkollektor. Zudem ist die maximale effektive Temperatur von Flachkollektor niedriger. Geht es aber lediglich um die solare Warmwasserunterstützung, so rechnet sich der kostengünstigere Flachkollektor mehr.

Aufgrund des verhältnismäßig einfachen Aufbaus, der Langlebigkeit und dem relativ guten Wirkungsgrad von rund 60 bis 80 Prozent bei günstigen Preisen ist der Flachkollektor insgesamt beliebt und weit verbreitet (ca. 70 Prozent Marktanteil Deutschland 2020). Er lässt sich zudem gut nachträglich auf Dächern von Bestandsgebäuden installieren.

Eigenschaften eines Flachkollektors im Überblick:

• Wirkungsgrad von 60 bis 80 Prozent
• Herkömmlich wärmegedämmtes Gehäuse aus Metall oder Kunststoff
• Flache Kubatur
• Glasabdeckung
• Wärmeverluste im Winter/bei hohen Temperaturdifferenzen möglich
• Kosten: ca. 300 Euro pro Quadratmeter
• Platzbedarf Warmwasser: ca. 1,5 qm Kollektorfläche pro Person
• Platzbedarf Warmwasser & Heizungsunterstützung: ca. 1 qm Kollektorfläche pro 10 qm zu beheizender Wohnfläche

Ein Flachkollektor besteht aus einem Absorber in einem flachen wärmegedämmten Gehäuse mit einer transparenten Abdeckung. Es gibt zwei Anschlüsse für Rohre, die den Zu- und Ablauf der Wärmeträgerflüssigkeit sicherstellen. Sie befinden sich üblicherweise seitlich an dem Solarkollektor.

Flachkollektoren unterscheiden sich vom Vakuumröhrenkollektor nicht nur optisch, sondern vor allem durch die Art, wie ihr Absorber isoliert ist: Anstelle eines hocheffektiven Vakuums kommen Dämmmaterialien wie Polyurethanschaum oder Mineralwolle zum Einsatz. Denn das Format des Flachkollektors macht physikalisch den Einsatz eines Vakuums unmöglich: Der Druck würde zu hoch werden.

Mit der runden Anordnung beim Röhrenkollektor ist dies hingegen umsetzbar. Somit ist die Effizienz des Flachkollektors vor allem durch die Art der Dämmung bei kalten Temperaturen beziehungsweise bei großen Temperaturdifferenzen im Vergleich geringer als die des Vakuumröhrenkollektors. Kurz gesagt: Die thermischen Verluste sind im Vergleich zum Vakuumröhrenkollektor höher.

Auch durch Luftbewegungen – mangels Vakuum – und die reflektierende Abdeckung (optische Verluste) in dem Kollektor kann ein Wärmeverlust auftreten. Somit hat der Flachkollektor eine geringere Wärmeleistung als ein Röhrenkollektor. Zudem ist die maximale effektive Temperatur von Flachkollektor niedriger. Geht es aber lediglich um die solare Warmwasserunterstützung, so rechnet sich der kostengünstigere Flachkollektor mehr.

Aufgrund des verhältnismäßig einfachen Aufbaus, der Langlebigkeit und dem relativ guten Wirkungsgrad von rund 60 bis 80 Prozent bei günstigen Preisen ist der Flachkollektor insgesamt beliebt und weit verbreitet (ca. 70 Prozent Marktanteil Deutschland 2020). Er lässt sich zudem gut nachträglich auf Dächern von Bestandsgebäuden installieren.

Eigenschaften eines Flachkollektors im Überblick:

• Wirkungsgrad von 60 bis 80 Prozent
• Herkömmlich wärmegedämmtes Gehäuse aus Metall oder Kunststoff
• Flache Kubatur
• Glasabdeckung
• Wärmeverluste im Winter/bei hohen Temperaturdifferenzen möglich
• Kosten: ca. 300 Euro pro Quadratmeter
• Platzbedarf Warmwasser: ca. 1,5 qm Kollektorfläche pro Person
• Platzbedarf Warmwasser & Heizungsunterstützung: ca. 1 qm Kollektorfläche pro 10 qm zu beheizender Wohnfläche

Der Absorber des Vakuumröhrenkollektors befindet sich in einer luftleeren Röhre, was die Isolierung des Kollektors deutlich verbessert. So kann die Sonnenstrahlung eintreten und zugleich wird das Auskühlen verhindert. Es gilt – mit diesen guten Wärmedämmeigenschaften – ein "Thermoskannen-Prinzip". In strahlungsärmeren Monaten erzielt der Röhrenkollektor aufgrund dieses Aufbaus eine bessere Leistung. Im direkten Vergleich kann der Wirkungsgrad beim Röhrenkollektor daher zwanzig bis dreißig Prozent über dem Wirkungsgrad vom Flachkollektor liegen.

Röhrenkollektoren erreichen höhere Temperaturen als Flachkollektoren, sodass sie hervorragend zur Heizungsunterstützung geeignet sind. Die Temperatur des Absorbers kann bei 120 Grad Celsius oder höher liegen, während die Glasumhüllung kalt ist. Diesen Vorteil spielt eine Solarthermieanlage mit Röhrenkollektoren vor allem in den Jahreszeiten Frühling und Herbst voll aus.

Allerdings muss dabei auch erwähnt werden, dass der Röhrenkollektor teurer ist. Für die Entscheidungsfindung zwischen Flachkollektor und Röhrenkollektor ist zudem relevant, dass bei dem Röhrenkollektor eine Indachmontage – im Vergleich zum Flachkollektor – meistens nicht möglich ist. Darüber hinaus kann es bei sommerlichen Temperaturen unter Umständen zu überhitzungsbedingten Problemen, der Stagnation, kommen. Der Grund sind die höheren Temperaturen des Absorbers. Diese Gefahr sei aber laut Experten für eine richtig dimensionierte Anlage geringer.

Im Winter wiederum zeigt sich: Eine Schnee- oder Raureifschicht auf dem Kollektor taut auf dem Röhrenkollektor weniger schnell ab als auf dem Flachkollektor. Das bedeutet, dass Röhrenkollektoren bei kalten Temperaturen etwas später als Flachkollektoren mit der Wärmegewinnung beginnen können. Dieses Manko gleicht jedoch der insgesamt höhere Wirkungsgrad leicht wieder aus.

Röhrenkollektoren sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich:

• Direkt durchströmte Vakuumkollektoren: Diese können in verschiedenen Positionen montiert werden: zum Beispiel sogar horizontal auf Flachdächern. Durch die Flexibilität sind sie z. B auch bei starkem Windeintrag oder baulichen Belangen wie Denkmalschutz geeignet. Direkt durchströmte Vakuumkollektoren gibt es in den Ausführungen: Absorber in einer Vakuum-Glasröhre, Sydney- bzw. CPC-Kollektor, Vakuumröhre aus drei ineinander liegenden Glasröhren. Sydney-Kollektoren erfreuen sich in Deutschland großer Beliebtheit.

• Indirekt durchströmte Vakuumkollektoren (Heatpipe): Die Heatpipe ist in einen warmen und einenkalten Bereich aufgeteilt, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind. Diese nimmt in der Warmzone die solare Wärme auf. Im Kaltbereich verdampft sie wiederum und überträgt dampfförmig die Wärme an das Trägermedium, das sich in einem eigenen Absorber befindet. Mithilfe von Kapillarwirkung gelangt die Flüssigkeit zurück in die warme Zone und der Kreislauf wiederholt sich.

Eigenschaften eines Röhrenkollektors im Überblick:

• Hoher Wirkungsgrad von bis zu 90 %
• "Thermoskannen-Prinzip"
• Geringe Wärmeverluste durch Vakuum
• Keine Indachmontage möglich
• Geringerer Platzbedarf
• Kosten von 400 bis 800 Euro pro Quadratmeter
• Platzbedarf Warmwasser: ca. 1 qm Kollektorfläche pro Person
• Platzbedarf Warmwasser & Heizungsunterstützung: ca. 0,8 qm pro 10 qm beheizter Wohn- und Nutzfläche

Der Absorber des Vakuumröhrenkollektors befindet sich in einer luftleeren Röhre, was die Isolierung des Kollektors deutlich verbessert. So kann die Sonnenstrahlung eintreten und zugleich wird das Auskühlen verhindert. Es gilt – mit diesen guten Wärmedämmeigenschaften – ein "Thermoskannen-Prinzip". In strahlungsärmeren Monaten erzielt der Röhrenkollektor aufgrund dieses Aufbaus eine bessere Leistung. Im direkten Vergleich kann der Wirkungsgrad beim Röhrenkollektor daher zwanzig bis dreißig Prozent über dem Wirkungsgrad vom Flachkollektor liegen.

Röhrenkollektoren erreichen höhere Temperaturen als Flachkollektoren, sodass sie hervorragend zur Heizungsunterstützung geeignet sind. Die Temperatur des Absorbers kann bei 120 Grad Celsius oder höher liegen, während die Glasumhüllung kalt ist. Diesen Vorteil spielt eine Solarthermieanlage mit Röhrenkollektoren vor allem in den Jahreszeiten Frühling und Herbst voll aus.

Allerdings muss dabei auch erwähnt werden, dass der Röhrenkollektor teurer ist. Für die Entscheidungsfindung zwischen Flachkollektor und Röhrenkollektor ist zudem relevant, dass bei dem Röhrenkollektor eine Indachmontage – im Vergleich zum Flachkollektor – meistens nicht möglich ist. Darüber hinaus kann es bei sommerlichen Temperaturen unter Umständen zu überhitzungsbedingten Problemen, der Stagnation, kommen. Der Grund sind die höheren Temperaturen des Absorbers. Diese Gefahr sei aber laut Experten für eine richtig dimensionierte Anlage geringer.

Im Winter wiederum zeigt sich: Eine Schnee- oder Raureifschicht auf dem Kollektor taut auf dem Röhrenkollektor weniger schnell ab als auf dem Flachkollektor. Das bedeutet, dass Röhrenkollektoren bei kalten Temperaturen etwas später als Flachkollektoren mit der Wärmegewinnung beginnen können. Dieses Manko gleicht jedoch der insgesamt höhere Wirkungsgrad leicht wieder aus.

Röhrenkollektoren sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich:

• Direkt durchströmte Vakuumkollektoren: Diese können in verschiedenen Positionen montiert werden: zum Beispiel sogar horizontal auf Flachdächern. Durch die Flexibilität sind sie z. B auch bei starkem Windeintrag oder baulichen Belangen wie Denkmalschutz geeignet. Direkt durchströmte Vakuumkollektoren gibt es in den Ausführungen: Absorber in einer Vakuum-Glasröhre, Sydney- bzw. CPC-Kollektor, Vakuumröhre aus drei ineinander liegenden Glasröhren. Sydney-Kollektoren erfreuen sich in Deutschland großer Beliebtheit.

• Indirekt durchströmte Vakuumkollektoren (Heatpipe): Die Heatpipe ist in einen warmen und einenkalten Bereich aufgeteilt, die mit einer Flüssigkeit gefüllt sind. Diese nimmt in der Warmzone die solare Wärme auf. Im Kaltbereich verdampft sie wiederum und überträgt dampfförmig die Wärme an das Trägermedium, das sich in einem eigenen Absorber befindet. Mithilfe von Kapillarwirkung gelangt die Flüssigkeit zurück in die warme Zone und der Kreislauf wiederholt sich.

Eigenschaften eines Röhrenkollektors im Überblick:

• Hoher Wirkungsgrad von bis zu 90 %
• "Thermoskannen-Prinzip"
• Geringe Wärmeverluste durch Vakuum
• Keine Indachmontage möglich
• Geringerer Platzbedarf
• Kosten von 400 bis 800 Euro pro Quadratmeter
• Platzbedarf Warmwasser: ca. 1 qm Kollektorfläche pro Person
• Platzbedarf Warmwasser & Heizungsunterstützung: ca. 0,8 qm pro 10 qm beheizter Wohn- und Nutzfläche

Ein Flachkollektor eignet sich sehr gut für eine thermische Solaranlage zur Warmwassererzeugung, da hier Leistung und Preis in einem guten Verhältnis stehen. Bei der Frage Flachkollektor oder Röhrenkollektor kommt es beim Vergleich auch auf die Dachfläche an. Ist diese gut nach Süden ausgerichtet, dann sollte der Flachkollektor gewählt werden. Die Leistung vom Flachkollektor ist hier ausreichend und somit bringt ein erhöhter Preis von dem Röhrenkollektor keinen Mehrwert. Eine kostenlose Beratung übernimmt ein lokaler Fachbetrieb für Solarthermie gerne.

Für eine solare Anlage zur Heizungsunterstützung hingegen ist aufgrund des hohen erforderlichen Wärmeertrages ein Röhrenkollektor besser geeignet. Auch für ungünstig ausgerichtete Dächer und große thermische Solaranlagen lohnt sich die Investition in einen Röhrenkollektor. Denn auf ungünstigen Dachflächen kann dieser dann die Leistung erbringen, für die ein Flachkollektor nicht ausreichend ist. Ist die Dachgröße eher gering oder soll noch Dachfläche für eine zusätzliche Photovoltaikanlage genutzt werden, dann ist ebenfalls zu den platzsparenderen Röhrenkollektoren zu raten.

Fachbetriebe für Solarthermie übernehmen gerne eine detaillierte Berechnung und zeigen auf, welcher Kollektor für Ihr Vorhaben am besten geeignet ist.