Solarthermie: Flach- oder Röhrenkollektoren?
- Simon
Was ist der Unterschied?
Bei jeder solarthermischen Anlage sind die Solarkollektoren das Herz der Anlage. Man unterscheidet zwischen Flach- und Röhrenkollektoren. Von der Funktionsweise unterscheiden sich die beiden Kollektortypen nicht wesentlich. Die eingestrahlte Sonnenenergie wird von den Kollektoren in thermische Energie umgewandelt. Eine zirkulierende Trägerflüssigkeit nimmt die Energie auf und übergibt Sie über einen Wärmetauscher an das Heizungssystem. Anschließend beginnt der Kreislauf erneut.
Flachkollektor
Der Flachkollektor besteht aus einem Absorber in einem herkömmlich gedämmten, flachen Gehäuse aus Metall oder Kunststoff mit einer Glasabdeckung. Gedämmt wird in der Regel mit Polyurethan oder Mineralwolle. Bei einem Röhrenkollektor bildet dagegen ein Vakuum die isolierende Schicht. Durch Luftbewegungen innerhalb des Flachkollektors und der, im Vergleich zum Röhrenkollektor, schlechteren Dämmung treten gerade bei hohen Temperaturdifferenzen große Wärmeverluste auf. Der Wirkungsgrad liegt zwischen 60 – 85%. Flachkollektoren haben eine etwas geringere Wärmeleistung im Vergleich zu einem Röhrenkollektor. Die maximale effektive Temperatur ist ebenfalls geringer.
Anwendungsbereiche
- Brauchwassererwärmung (Zur Brauchwassererwärmung werden ca. 1,5 m² pro Person benötigt)
- Heizungsunterstützung (Zur Heizungsunterstützung rechnet man mit ca. 1 m² pro 10 m² beheizter Wohnfläche)
- Flachkollektoren können Auf- und Indach montiert werden
Kosten
- Preislich ist der Flachkollektor günstiger als der Röhrenkollektor
- Kosten pro Quadratmeter etwa EUR 300,00 – 400,00
Röhrenkollektor
Bei einem Röhrenkollektor (1,5 – 3mm starke Borsilikat-Glasröhren) befindet sich der Absorber in einer Vakuumröhre. Dieses Vakuum verschafft dem Röhrenkollektor gegenüber dem Flachkollektor, was die Isolierung angeht, einen klaren Vorteil. Ähnlich dem Prinzip der Thermoskanne, kann die Strahlungsenergie der Sonne auf den Absorber treffen, aber die Wärme nicht austreten. Diesen Vorteil kann er besonders in der kalten Jahreszeit nutzen. Der Wirkungsgrad liegt bei 90%. Röhrenkollektoren können im Vergleich zum Flachkollektor höhere Temperaturen von 120 Grad oder mehr erreichen.
Anwendungsbereiche
- Brauchwassererwärmung (Zur Brauschwassererwärmung werden ca. 1 m² pro Personen benötigt)
- Heizungsunterstützung (Zur Heizungsunterstützung rechnet man mit ca. 0,8 m² pro 10 m² beheizter Wohnfläche)
- Eine Indachmontage ist nicht möglich
Kosten
- Preislich ist der Röhrenkollektor teurer als der Flachkollektor
- Kosten pro Quadratmeter etwa EUR 600,00 – 800,00
Besonderheit: Röhrenkollektoren gibt es in verschiedenen Ausführungen
- Direkt durchströmte Vakuumröhren
- Bestehen aus einem Doppelglas-Kollektor mit einem Vakuum dazwischen
- Die innere Glasröhre ist mit dem Absorber bedampft und enthält ein Wärmeleitblech mit einem U-förmigen Rohr für das Wärmeübertragungsmittel
- Haben den Vorteil das sie in vielen verschiedenen Positionen (Winkeln) montiert werden können. Beispielsweise liegend auf Flachdächern oder an der Fassade (0°-90°)
- Indirekt durchströmte Vakuumröhren
- In Heatpipe-Kollektoren durchfließt eine Flüssigkeit die Wärmerohre und erwärmt das eigentliche Solarfluid indirekt
- Ab ca. 25° verdampft die Flüssigkeit und steigt in den Kondensator auf, kondensiert dort, gibt dabei die Wärme an die Solarflüssigkeit ab und geht in flüssigem Zustand wieder zurück in die Heatpipe
- Minimaler Neigungswinkel 20° (optimal zwischen 25° und 70°)
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass der Röhrenkollektor eine höhere Effizienz (vor allem in der Heizperiode) mit geringeren Wärmeverlusten und höheren Temperaturen aufweist.
Vor und Nachteile der unterschiedlichen Kollektoren
Röhrenkollektoren
| Vorteile | Nachteile |
| Sehr hohe Temperaturen auch bei geringer solarer Einstrahlung | Lassen sich nicht bündig in Dach montieren |
| Sehr hoher Wirkungsgrad 90 % | Höhere Anschaffungskosten |
| Sehr flexibel in der Ausrichtung | |
| Geringeres Gewicht (11 – 20 Kg pro m²) | |
| Geringerer Platzbedarf |
Flachkollektoren
| Vorteile | Nachteile |
| Robust und langlebig | Größerer Platzbedarf als Röhrenkollektoren |
| Einfache auf und Inndachmontage | Relativ hohes Eigengewicht (15-25 Kg pro m²) |
| Wirkungsgrade von 60 – 85 % | Hohe Temperaturen wirken leistungsmindernd |
| Gutes Preis-Leistungsverhältnis |
Fazit: Welcher Kollektor ist denn jetzt besser?
Grundsätzlich eignen sich beide Kollektorarten sowohl für die Warmwassererwärmung als auch für die Heizungsunterstützung. Bei der Heizungsunterstützung punktet der Röhrenkollektor mit seinem hohen Wirkungsgrad und der guten Leistung auch bei schlechten Sonnenverhältnissen. Hier lohnen sich die höheren Investitionskosten. Für die Warmwassererwärmung bei guter Dachausrichtung ist der günstigere Flachkollektor meist die erste Wahl. Bei „ungünstig“ ausgerichteten Dächern und geringerem zur Verfügung stehenden Platz lohnt sich ebenfalls die Investition in einen Röhrenkollektor.
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