Der Sonnenkollektoren-Aufbau einfach erklärt

Mit der Solarthermie lässt sich die unerschöpfliche Energie der Sonne im eigenen Haus nutzen. Möglich ist das durch die Kollektoren, die Wärme für Räume und Warmwasser aus der kostenfreien Strahlungsenergie gewinnen. Voraussetzung dafür ist ein spezieller Sonnenkollektoren-Aufbau.

Bestandteile im Sonnenkollektoren-Aufbau

Damit ein Solarkollektor die Energie der Sonne in Wärme umwandeln kann, benötigt er einen besonderen Sonnenkollektoren-Aufbau. Unabhängig davon, ob es sich um Flachkollektoren oder Vakuumröhrenkollektoren handelt, besteht dieser im Wesentlichen aus:

  • dem schützenden Kollektorrahmen mit Solarglas
  • einem Absorber zum Umwandeln der Energie
  • einer Wärmedämmung zum Schutz vor Verlusten
  • einem Rohrsystem zum Transportieren der Wärme
Flachkollektor auf einem Dach besteht im Sonnenkollektoren-Aufbau aus Rahmen, Glasabdeckung, Wärmedämmung, Absorber und Rohrleitungen
© reimax16 / Fotolia

Kollektorrahmen und Solarglas

Die äußere Hülle im Sonnenkollektoren-Aufbau bilden der Rahmen und das Solarglas. Während beide die Anlage vor Witterungseinflüssen schützen, hat das Glas vor allem die Aufgabe, viel Licht ins Innere zu lassen. Damit das funktioniert, darf es nur einen kleinen Teil der Strahlung reflektieren oder gar selbst aufnehmen.

Absorber im Sonnenkollektoren-Aufbau

Im Inneren des Kollektors angekommen, trifft das Licht auf den Absorber. Dieser besteht in der Regel aus einer schwarzen Platte, die sich durch die auftreffende Strahlung erwärmt. Wie bei dem Solarglas sorgen spezielle Beschichtungen auch hier für eine optimale Ausnutzung der auftreffenden Energie. Dabei stellen sie sicher, dass der Absorber viel Energie aufnimmt, während er selbst nur wenig an die Umgebung abstrahlt.

Wärmedämmung schützt vor Verlusten

Eine Wärmedämmung im Sonnenkollektoren-Aufbau hält die thermische Energie im inneren. Sie befindet sich rings um am Kollektorrahmen und sorgt für einen hohen Wirkungsgrad. Denn je besser die Qualität der Dämmung ist, umso höher sind auch die Erträge der Solarthermie-Anlage.

Rohrleitungen im Sonnenkollektoren-Aufbau

Rohrleitungen, die mit dem Absorber verbunden sind, führen die gewonnene Energie ab und übertragen sie auf das Heizsystem. Möglich ist das durch eine zirkulierende Solarflüssigkeit. Diese besteht dabei in der Regel aus einem Wasser-Frostschutz-Gemisch, das ohne solare Gewinne auch bei tiefen Außentemperaturen nicht gefriert.

Kollektorarten im Vergleich

Abhängig vom Sonnenkollektoren-Aufbau lassen sich heute drei Bauarten voneinander unterscheiden. Diese sind:

  • Flachkollektoren
  • Vakuumröhrenkollektoren
  • Vakuumflachkollektoren

Flachkollektoren sind günstig und zuverlässig

Flachkollektoren bestechen durch einen einfachen aber zuverlässigen Sonnenkollektoren-Aufbau. Sie sind gut am rechteckigen Rahmen und der zur Sonne gerichteten Solarglas-Abdeckung zu erkennen. In ihrem Inneren befindet sich dabei eine großflächige Absorberplatte, an deren Rückseite sich Rohleitungen befinden. Der Kasten ist rundum gedämmt und kann somit rund 80 Prozent der auftreffenden Strahlung in nutzbare Wärme umwandeln. Flachkollektoren lassen sich heute auf oder in einem Dach montieren. Während ein Installateur die Bauteile zur Aufdachmontage über einer bestehenden Dacheindeckung installiert, ersetzen sie diese bei der Indachmontage.

Vakuumröhrenkollektoren sind effizient und platzsparend

Vakuumröhrenkollektoren bestehen aus einzelnen Glasröhren, die über einen sogenannten Sammler miteinander verbunden sind. Jede Einzelne besitzt dabei eine zweischichtige Hülle aus Glas, in deren inneren sich ein Vakuum befindet. Dieses hält dabei die gewonnene Wärme im Sonnenkollektoren-Aufbau und sorgt für eine besonders hohe Effizienz. Die Absorber bestehen meist aus schmalen Platten, die mit einem sogenannten Wärmerohr verbunden sind. In diesem befindet sich eine Flüssigkeit, die beim Auftreffen des Lichts verdampft. Sie strömt dabei nach oben und gibt die thermische Energie über einen Wärmeübertrager an die Solarflüssigkeit im Sammler ab. Vakuumröhrenkollektoren gelten als besonders leistungsfähig und können bis zu 95 Prozent der auftreffenden Solarenergie in Wärme umwandeln. Durch ihren Sonnenkollektoren-Aufbau lassen sich die Bauteile nur auf dem Dach, also über einer bestehenden Dacheindeckung installieren.

Vakuumflachkollektoren kombinieren Flach- und Röhrenkollektoren

Der Sonnenkollektoren-Aufbau von Vakuumflachkollektoren ähnelt dem von konventionellen Flachkollektoren. In dem man den Bauteilen bei der Herstellung Luft entzieht, sollen sie jedoch höhere Wirkungsgrade erreichen. Technisch ist das aber nicht ganz einfach. So bilden zum Beispiel Rahmen- oder Glasanschlüsse Schwachstellen, die zu einem Verlust des Vakuums und einer sinkenden Effizienz führen. Das hat dabei regelmäßige Wartungsarbeiten und höhere Kosten zur Folge.

Heizung.de Autor Alexander Rosenkranz

Fazit von Alexander Rosenkranz

Um die Energie der Sonne im eigenen Haus nutzen zu können, sind Kollektoren mit einem speziellen Aufbau erforderlich. Dieser besteht in der Regel aus einem wärmegedämmten Kasten, einem Absorber und einem Rohrsystem zum Transport der gewonnenen Wärme. Je nach Sonnenkollektoren-Aufbau lassen sich dabei Flach- und Vakuumröhrenkollektoren unterscheiden.

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