Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V.


Solarkollektoren werden unterschieden in folgende Bauweisen:

    • Unverglaste Kollektoren
        • Kunststoffabsorber
        • Edelstahlabsorber
    • Flachkollektoren
        • Standardflachkollektor
        • Vakuumflachkollektor
        • Luftkollektor
    • Vakuumröhrenkollektoren
        • Standardröhre
        • CPC-Röhre
        • Sydney-Röhre (Heatpipe)
    • Speicherkollektoren

Neben dem Kollektorfeld und dem Wärmespeicher (Solarkreis) gehören Umwälzpumpen und eine Regelung zu den weiteren Anlagenkomponenten. Der Solarkreis besteht aus Rohrleitungen, Solarflüssigkeit, der Solarpumpe, dem Solarwärmetauscher, Armaturen und Einbauten zum Befüllen, Entleeren und Entlüften, sowie Sicherheitseinrichtungen. Die Regelung steuert die Umwälzpumpen, hierfür kommen Temperaturdifferenzregelungen zum Einsatz.

Unverglaste Kollektoren

Der Kollektor besteht nur aus einem Absorber, der nach dem Gartenschlauchprinzip funktioniert und keine Dämmung sowie Glasabdeckung besitzt. Die Absorber bestehen aus Kunststoff (Polypropylen oder Polyethylen) oder Edelstahl und haben direkten Kontakt zur Umgebung. Der Absorber beinhaltet viele Schläuche oder Rechteckkanäle. Kunststoffabsorber werden unter anderem zur Freibaderwärmung genutzt, Edelstahlabsorber unteranderem auch für die Trinkwasservorwärmung. Es können Betriebstemperaturen bis zu 35 °C erzielt werden. Für eine Freibadbeheizung benötigt man etwa 50 - 80 % der Wasserfläche als Absorberfläche.

Flachkollektoren

Flachkollektoren bestehen aus einem Metallabsorber in einem rechteckigen, flachen Gehäuse. Dieser ist an der sonnenzugewandten Oberseite mit einer transparenten Abdeckung (z.B. Glas- bzw. Acrylscheibe) versehen und an der Rückseite wärmegedämmt. Die Sonnenstrahlen treffen auf die schwarze Absorberfläche, die sich erwärmt und die Wärme an das Wärmeträgermedium abgibt. Dem Zu- und Ablauf des Wärmeträgermediums (bei Standardflachkollektoren: Wasser oder eine Wasser-Glycol-Mischung) dienen zwei Rohranschlüsse seitlich am Kollektor. Die Betriebstemperatur kann bis zu 100 °C betragen. Die gängige Flachkollektorgröße liegt bei 2 m².

Vakuumflachkollektoren unterscheiden sich von herkömmlichen Flachkollektoren durch die reduzierten Konvektionsverluste des Kollektorkastens. Das wird durch ein Vakuum im Kollektor erreicht, der Wärmeüberträger Luft wird aus dem Innenraum entfernt. Damit steigt die Effizienz im Vergleich zu herkömmlichen Flachkollektoren. (SolarServer - Sonnenkollektoren: Typen und Einsatz).

In Luftkollektoren wird anstelle von  Flüssigkeit Luft als Wärmeträgermedium eingesetzt. Der Vorteil besteht hierbei in den physikalischen Eigenschaften, so friert oder siedet die Luft nicht bei extremen Umgebungsbedingungen. Die solare Durchlüftung und Heizungsunterstützung kann in Neu- sowie Altgebäude eingebaut werden und zusätzlich durch Wärmetauscher der Warmwasseraufbereitung dienen. Mit Hilfe von Luftkollektoren kann eine effiziente Klimatisierung von Räumen ermöglicht werden. Kollektoren mit integrierten Photovoltaikmodulen liefern zusätzlich elektrische Energie für einen Gleichstromventilator. Diese Solarthermiesysteme sind besonders für Berghütten geeignet, die Räumlichkeiten werden trocken und schimmelfrei gehalten.

Vakuumröhrenkollektoren

Bei Standard-Vakuumröhrenkollektoren sind die Absorber in Glasröhren eingebaut und miteinander verschaltet. Durch die guten Wärmedämmeigenschaften des Vakuums sind die Wärmeverluste an die Umgebung niedrig. Strahlungsverluste werden durch selektive Absorberschichten gering gehalten. Bei niedrigen Außentemperaturen können Warmwassertemperaturen von über 30 °C erzeugt werden. Die Betriebstemperatur kann bis zu 150 °C betragen. Vakuumröhrenkollektoren sind 20 % leistungsfähiger  und bieten wesentlich höheres Temperaturniveau als Flachkollektoren. Die aufwändige Produktion führt jedoch zu vergleichsweise höheren Anschaffungspreisen.

CPC-Röhren (Compound Parabolic Concentrators) sind Kollektoren mit konzentrierender Reflektortechnik. Es handelt sich um parabolisch geformte Spiegelrinnen, die die direkte Sonnenstrahlung auf den Absorber leiten (Oberzing, 2012: Solarwärme).

Die Sydney-Röhre ist eine reine Glasröhre, bei der sich im Gegensatz zu anderen Vakuumröhren der Absorber direkt auf dem inneren Glasrohr befindet.

Die Heat-Pipe-Röhren zeichnen sich durch geringe Wassermengen im Absorberrohr aus. Diese werden bei Unterdruckt verdampft und im Kondensator wieder kondensiert, der Kondensator gibt die Wärme wiederum an das Wärmeträgermedium des Kollektorkreises ab.

Speicherkollektoren

Vor allem zur Brauchwassererwärmung werden Speicherkollektoren eingesetzt, bei denen sich der Speicher im Kollektor befindet.


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