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Flachkollektor

Flachkollektor

Flachkollektor: Gehäuse und Dämmung

Flachkollektor Solaranlage von Paradigma
Flachkollektor, so sieht er aus

Maßgeblich für diese Kollektor-Bauart für die Namensgebung ist die flache Anordnung von Absorber und Glasabdeckung einer Flachkollektor Anlage. Eingebettet in ein rechteckiges Gehäuse, zumeist aus Aluminium oder witterungsbeständigem Stahlblech ähneln Flachkollektoren auf Hausdächern aus einiger Entfernung auch Photovoltaik Solarmodulen.

Die Dämmung bei einem Flachkollektor besteht in aller Regel aus einer Mineralwoll-Isolierung oder einem Gemisch aus Polyurethan-Schaum gegen zu hohe Wärmeverluste. Im Gegensatz zu einem effizienteren Vakuum-Röhrenkollektor besitzen normale Flachkollektoren keine "Evakuierung" durch ein isolierendes Vakuum nach dem bekannten Thermoskannenprinzip und verlieren daher einen höheren Anteil der eingefangen Solarenergie wieder an die Außenwelt.

Die Absorberbeschichtung

Der Absorber einer Solaranlage dient der eigentlichen Umwandlung von Licht in nutzbare Solarwärme. Er besteht bei einem Flachkollektor zumeist aus mehreren Platten aus Kupfer oder Aluminium mit dem Zweck die Wärme des Sonnenlichts möglichst vollständig zu aufzunehmen. Auf der Unterseite der Absorberplatten verlaufen mit einer Solarflüssigkeit befüllte Röhren zur Aufnahme und dem Abtransport der Sonnen-Wärme. Durch die Zirkulation des Wärmeträgermediums wird der Absorber wieder abgekühlt und die Wärme dem Kreislauf der Heizung zugeführt. Die Platten selbst verfügen über eine spezielle Beschichtung in Form eines schwarzen oder dunklen Lacks oder aufgedampften Legierung. Effizientere Flachkollektoren sind zudem mit einer sog. selektiven Absorberbeschichtung behandelt und vermögen einen höheren Absorbtionsgrad zu erreichen. Eine selektive Beschichtung bei einem Flachkollektor besteht in aller Regel entweder aus Schwarzchrom, Schwarz-Nickel oder aus Titan-Nitrid-Oxid.

Flachkollektor Aufbau und Funktionsprinzip
Schnittbild und schematischer Aufbau eines Flachkollektors

Vor- und Nachteile von Flachkollektoren

Pro und Kontra Argumente über dieser Bauart im Überblick

+ Günstiger Preis bezogen auf die Kollektorfläche.

+ Gute staatliche Förderung bezogen auf die Leistung bei solarer Heizungsunterstützung.

+ Günstige Warmwasser-Bereitung in den Sommer-Monaten.

- In der Heizperiode, wenn günstige Wärme am dringendsten benötigt wird, liegt der Kollektorertrag deutlich unter denen eines Röhrenkollektors. (s. nachfolgendes Diagramm)

- Gefahr der thermischen Stagnation und Cracken der Solarflüssigkeit im Hochsommer. Wohin mit der Wärme wenn das Glykol anfängt zu sieden?

- Wenig innovativ. Das Funktionsprinzip des Flachkollektors existiert in nahezu unveränderter Form seit dem 18. Jahundert, bereits damals erreichte der erste Flachkollektor von Horace-Bénédict de Saussure 87° C, s. auch die Geschichte der Solarthermie im Solar Lexikon

 

Der größte Vorteil, den ein Flachkollektor gegenüber einem Röhrenkollektor besitzt ist sein günstigerer Anschaffungspreis. Da der deutsche Staat bislang eine an die Kollektorfläche gekoppelte staatliche Fördermittel bereithielt und drängt sich der Verdacht auf, dass das Kriterium der Effizienz von Solarkollektoren bislang eine eher untergeordnete Rolle spielte. Daher erfreut sich die Flachkollektor-Bauart insbesondere in Deutschland einer größeren Beliebtheit. Inzwischen werden jedoch ausschließlich Solaranlagen durch das BAFA gefördert, die über die normale Warmwasser-Bereitung hinaus auch eine Heizungsunterstützung bieten. Der deutliche Einbruch bei den BAFA-Anträgen deutet darauf hin, dass derzeit fast nur Röhrenkollektoren eine Förderung erhalten. Den diese Bauart eignet sich hervorragend um damit auch zu heizen. Aus globaler Sicht werden weitaus mehr Röhrenkollektoren hergestellt und verwendet. Ein weiterer Pluspunkt von Flachkollektoren ist die einfache Verschaltung mehrerer Kollektoren zu Kollektorfeldern und die Integration für Indach-Lösungen oder Aufständerungen. Dient der Solarkollektor lediglich der solaren Warmwasserbereitung, so kann ein Flachkollektor durchaus ausreichend sein.

Spezifischer jährlicher Kollektorertrag Solar KEYMARK

Vergleich der Solarerträge nach Aperturfläche in kWh/(m²·a)

Vergleich Flach-Röhre

Neugierig geworden? Die Solar Keymark Datenbank ESTIF listet alle Kollektoren, deren Maße und Erträge auf. Die gezeigten Ertragsdaten des AQUA PLASMA sehen Sie im Datenblatt 2. Die Tests der Paradigma Kollektoren wurden durch DIN CERTO, dem TÜV Rheinland und dem Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) der Universität Stuttgart durchgeführt.

Alternative: Der Vakuum-Röhrenkollektor
Die Alternative: Ertrag-starke Röhrenkollektoren

Die Alternative: Der Vakuum-Röhrenkollektor

Der Minderertrag bei Flachkollektoren wird in der Regel einfach durch eine größere Kollektorfläche ausgeglichen. Soll der Solarkollektor neben der reinen Warmwasser-Bereitung jedoch zusätzlich eine solare Heizungsunterstützung abdecken, so macht sich das niedrigere Temperaturniveau von flachen Kollektoren deutlich bemerkbar. Sofern die Solarwärme gerade in den weniger sonnigen Jahreszeiten (Winter & Übergangszeit) benötigt wird sollte daher über den Einsatz eines effizienteren Solarkollektors, dem Vakuum-Röhrenkollektor, nachgedacht werden. Paradigma als Hersteller und Spezialist für solares Heizen bietet daher seit einigen Jahren ausschließlich Röhrenkollektoren an, unter anderem den AQUA PLASMA, dem aktuell weltweit stärksten Kollektor auf dem Markt.