Flachkollektoren – häufige Option für Solarthermie

Im Bereich der Solarthermie stehen Anwendern in der Regel zwei weit verbreitete Lösungen zur Auswahl: das sind einerseits die hier besprochenen Flachkollektoren und andererseits die etwas seltener genutzten Röhrenkollektoren. Weiterhin wird bei den Flachkollektoren zwischen klassischen Modellen und Vakuum-Flachkollektoren differenziert. Diese greifen immer die Sonnenstrahlen auf und wandeln sie in Energie um.

Rotes Hausdach mit Solartechnik Flachkollektoren vor einem blauen Himmel

Über Jahre erprobt und ausgesprochen effizient

Der Fakt, dass die Flachkollektoren die am weitesten verbreitete Variante von Solar-Kollektoren sind, ist keinesfalls überraschend. Diese haben sich über Jahre als ein ausgesprochen effizientes und robustes Mittel zur Erfassung und späteren Umwandlung der Sonnenstrahlen erprobt. Eine weitere Stärke ist der günstige Preis. Klassische Flachkollektoren sind bereits sehr günstig zu haben, etwas teurer wird es nur dann, wenn Sie sich für die neuere Option der flachen Vakuum-Kollektoren entscheiden. Im Gegenzug erhalten Sie dafür noch mehr Effizienz aus Ihrer verbauten Solaranlage. Ihre Aufgabenbereiche überschneiden sich.

Die auf die Kollektoren einfallenden Sonnenstrahlen müssen erfasst und in Wärme umgewandelt werden – idealerweise zu einem möglichst hohen Anteil. Weiterhin müssen die Kollektoren robust konstruiert und wetterfest sein, um so auch der häufig eher schlechteren Witterung in Deutschland trotzen zu können. Hierfür wird unter anderem eine Abdeckung direkt auf den Kollektoren genutzt, die lichtdurchlässig ist und hilft, thermische Verluste zu reduzieren.

Die einzelnen Bauteile von Flachkollektoren im Detail

Insgesamt vier primäre, große Bauteile kommen bei der Konstruktion von Flachkollektoren zum Einsatz. Das Herz von diesen ist der Absorber. Das Absorberblech samt Beschichtung, wahlweise aus Glas, Aluminium oder Kupfer, fängt die Strahlen auf und wandelt diese in Wärme um. Die Beschichtung ist deshalb notwendig, weil so möglichst viel Energie ohne Verluste aufgenommen wird. Sie setzt sich heutzutage aus insgesamt zwei Schichten zusammen: der galvanischen schwarzen Schicht und einer gesonderten blauen Schicht. Diese stellt sicher, dass selbst bei wechselndem Wetter ein möglichst hoher Ertrag durch die Anlage erzielt wird.

Ergänzt wird sie durch die Wärmedämmung, die in der Regel an der Rückseite und an den seitlichen Bereichen integriert wird. In vielen Fällen werden für die Dämmung Platten aus Mineralfaserdämmstoffen oder Hartschaumplatten eingesetzt. Sie sorgen dank ihrer dämmenden Eigenschaften dafür, dass beim „Transport“ der Wärme möglichst wenig davon verloren geht. Die Wärme selber wird mit Hilfe der Solarflüssigkeit vom Kollektor selber hin zum Speicher transportiert. Wie genau sich diese Solarflüssigkeit zusammensetzt, kann mitunter etwas variieren. Eine gängige Mixtur ist Wasser mit Frostschutzmittel. Letzteres garantiert, dass die Anlage auch im Winter ihre Arbeit verrichten kann.

Das Kollektorgehäuse liefert der ganzen Konstruktion schließlich, ebenso wie die Abdeckplatte, einen schützenden Rahmen. Die Abdeckplatte wird im Fachjargon bei Flachkollektoren gern auch als „Solarglas“ bezeichnet. Sie ist üblicherweise durchsichtig und aus Glas, genauer gesagt einem speziellen Sicherheitsglas, welches im Vorfeld thermisch behandelt wurde. Die Dicke von diesem Solarglas beziffert sich auf rund 3 bis 6 mm. Ähnlich wie das eigentliche Gehäuse, besitzt sie schützende Eigenschaften. Sie soll den sensiblen Absorber vor schlechter Witterung, beispielsweise Regen, Schnee und Wind, effizient schützen. Durchsichtig ist sie deshalb, damit die Effizienz dadurch nicht gemindert wird. Weil das Solarglas oft sogar verspiegelt wird, kann sogar ein höherer Wärmeertrag bei den Flachkollektoren erzielt werden.

Vakuum-Flachkollektoren als optimierte Version der klassischen Konstruktion

Wie bereits eingangs angedeutet, existieren Flachkollektoren mittlerweile nicht mehr nur in ihrer Standard-Variante. Vakuum-Flachkollektoren sind demnach als eine Weiterentwicklung der bestehenden Technik zu verstehen. Der Aufbau unterscheidet sich bestenfalls minimal von der eben erwähnten Konstruktion der Standard-Kollektoren. Was hingegen einen Unterschied macht, ist das Abpumpen der vorhandenen Luft im Kollektorkasten. Durch das Abpumpen von Luft ergibt sich im Kollektorkasten ein Unterdruck. Dieses Vakuum hilft Wärme- und Streuverluste zu reduzieren.

Ein weiterer Unterschied zeigt sich an der Rückseite der Konstruktion, wo Stützen den Luftdruck auffangen, welcher auf den Kasten einwirkt. Diese Alternative arbeitet dank ihrer modernen Konstruktion und den geringeren Verlusten effizienter, ist aber auch teurer in der Anschaffung. Mitunter sind auch bauliche Unterschiede zu berücksichtigen, die am besten direkt mit dem Fachmann besprochen werden, welcher die Anlage später schließlich verbauen soll.

Philipp Hermann

Fazit von Philipp Hermann

Die Vorteile der Flachkollektoren sind vielseitig. Geringe Anschaffungskosten, eine hohe Effizienz und die robuste Konstruktion sind definitiv Stärken dieser Anlagen. Durch die Vakuum-Flachkollektoren existiert zudem bereits eine Alternative für alle, die sich noch mehr Effizienz bei der Solarthermie wünschen. Ebenso unterliegen Flachkollektoren aber auch Schwankungen im Wirkungsgrad, welcher sich daher nur schwierig als absolute Zahl angeben lässt. Der Wirkungsgrad kann zwischen unterschiedlichen Konstruktionen variieren. Selbst die Umweltfaktoren spielen eine direkte Rolle, da sich der Wirkungsgrad beispielsweise verringert, wenn die Umgebungstemperatur ansteigt. Daher ist es erneut empfehlenswert, sich vom Fachmann genau über einzelne Kollektoren und die ideale Lösung für die individuellen Bedürfnisse beraten zu lassen.

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