Flachkollektor für Solarthermie – Funktion, Kosten, Vorteile

Undine Tackmann

17. Juli 2024

Flachkollektoren bieten eine kostengünstige Lösung in der Solarthermie und eignen sich besonders gut zur Warmwasserbereitung. Mit einem Wirkungsgrad von 70 bis 80 Prozent und Kosten von 220 bis 550 Euro pro Quadratmeter Kollektorfläche sind sie effizient und preislich sehr attraktiv. Informieren Sie sich jetzt über die Funktionsweise und Vorteile von Flachkollektoren und lassen Sie sich von ihrer Effizienz überzeugen.

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Der Aufbau von Flachkollektoren im Detail:

• Solarglas: Die Oberseite des Flachkollektors besteht aus einer transparenten Abdeckung, meist aus Solarglas. Es lässt die Sonnenstrahlen durch und schützt die darunterliegenden Komponenten.
• Absorbtionsblech: Unter dem Solarglas befindet sich der Absorber aus Kupfer oder Aluminium. Er ist ist dunkel beschichtet und oft mit einer Vakuumbeschichtung, um viel Wärme aufnehmen zu können.
• Rohrschlange für Solarflüssigkeit: Unter dem Absorber verläuft eine Rohrschlange, durch die die Solarflüssigkeit fließt. Sie transportiert die aufgenommene Wärme weiter zum Heizsystem im Haus.
• Wärmedämmung: Hinter dem Absorbtionsblech befindet sich eine zusätzliche Schicht Wärmedämmung in der die Rohrschlange eingelassen ist, um zu verhindern, dass die aufgenommene Wärme nach hinten entweicht.
• Kollektorgehäuse: Das Kollektorgehäuse besteht aus Aluminium (an den Seiten und der Unterseite), im Inneren befindet sich der Kollektor. Die Seitenwände des Kollektorgehäuses sind isoliert.

Aufbau eines Flachkollektors

• Absorption der Sonnenstrahlen: Die Sonnenstrahlen treffen auf das Solarglas des Flachkollektors. Das darunterliegende Absorbtionsbleck absorbiert die Sonnenstrahlen und wandelt sie in Wärme um.
• Erwärmung der Rohrschlange: In engem Kontakt mit dem Absorptionsblech verläuft die Rohrschlange mit der Solarflüssigkeit. Die Wärme vom Absorptionsblech wird somit an diese Flüssigkeit übertragen.
• Zirkulation der Solarflüssigkeit: Die kalte Solarflüssigkeit wird durch den Kaltwassereinlauf in die Rohrschlange des Kollektors geleitet. Während sie durch die Rohrschlange zirkuliert, nimmt sie die vom Absorptionsblech erzeugte Wärme auf.
• Ableiten der erwärmten Solarflüssigkeit: Die nun erwärmte Solarflüssigkeit wird aus dem Kollektor herausgeleitet und überträgt ihre Wärme über einen Wärmetauscher, der diese Energie an das Heiz- oder Brauchwassersystem des Gebäudes überträgt.
• Rückführung der abgekühlten Flüssigkeit: Die abgekühlte Solarflüssigkeit wird nach der Wärmeabgabe durch eine Umwälzpumpe zurück in den Kollektor gepumpt, wo sie erneut erwärmt wird.

Funktionsweise eines Flachkollektors

Wärmeproduktion von Flachkollektoren

Die jährliche thermische Leistung von Flachkollektoren liegt bei etwa 350 bis 500 kWh pro Quadratmeter Kollektorfläche. Der Wirkungsgrad beträgt 70 bis 80 Prozent.

Wie viel Wärme Ihre Solarthermie-Anlage mit Flachkollektoren final erzeugt, hängt von verschiedenen Faktoren wie der Qualität der Kollektoren, der geografischen Lage sowie der Wartung ab.

Beispielrechnung

Ein Flachkollektor hat eine Fläche von ca. 2,5 m² und in einer sonnenreichen Region mit einer durchschnittlichen jährlichen Sonneneinstrahlung von 1.200 kWh/m² eine Wärmeerzeugung von 450 kWh pro m³ Kollektorfläche. Daraus ergibt sich eine jährliche Wärmeleistung von 1.125 kWh/Jahr.

Wärmeleistung = Kollektorfläche x Wärmeerzeugung pro m²

2,5 m² x 450 kWh/m² = 1.125 kWh/Jahr

Was kosten Flachkollektoren?

Solarthermie mit Flachkollektoren kostet etwa 220 bis 550 Euro pro m² Kollektorfläche.

Zur Versorgung eines 4-Personen-Haushalts mit Warmwasser mittels Flachkollektoren, können Sie mit Kosten für Solarthermie-Anlage von rund 6.000 Euro rechnen.

Kostenbeispiel Solarthermie mit Flachkollektoren

Wann sind Flachkollektoren sinnvoll?

Planen Sie mit Ihrer solarthermischen Anlage ausschließlich warmes Wasser zu erzeugen, sind Flachkollektoren ausreichend. Für eine Solarthermieanlage zur Produktion von Warmwasser und Heizwärme ist eine leistungsstärkere Anlage notwendig.

Infolgedessen müssen Sie eine größere Fläche an Flachkollektoren auf das Dach montieren. Haben Sie nicht ausreichend Montagefläche zur Verfügung, können Sie auf leistungsstärkere Röhrenkollektoren für Solarthermie zurückgreifen.

Vorteile von Flachkollektoren

• einfache, schnelle Montage
• vergleichsweise kostengünstig
• vollständige Integration ins Dach möglich (Indachmontage)
• robust und langlebig

Nachteile von Flachkollektoren

• relativ große Dachfläche notwendig
• meist nur zur Wasserbereitung ausreichend