Solarthermie mit Luftkollektoren zum Heizen und Kühlen

Was ist ein solarer Luftkollektor?

Ein Luftkollektor ist eine besondere Form der Solarthermie. Während klassische Flach- oder Vakuum-Röhrenkollektoren die gesammelte Sonnenhitze an eine Solarflüssigkeit abgeben, erwärmt ein Solar-Luftkollektor Luft.

Wie ist ein Luftkollektor aufgebaut?

Ein Luftkollektor besteht aus einem isolierten Gehäuse aus Aluminium mit einer Glasabdeckung. Auf der Rückseite befinden sich zwei Öffnungen, in denen Ventilatoren sitzen. Durch die eine Öffnung wir die kalte Außenluft angesaugt und durch die zweite Öffnung die später erwärmte Luft an den Raum abgegeben. Im Inneren des Luftkollektors verläuft ein breites Röhrensystem, auch Luftkanal genannt. Über dem Röhrensystem liegt der schwarze Absorber aus Metall, der die Sonnenenergie aufnimmt und wieder an die Luft im Inneren des Kollektors abgibt. Viele Luftkollektoren besitzen ein kleines Solarfeld, das nur für den Betrieb der Ventilatoren gedacht ist.

Die meisten Luftkollektoren sind direkt über einen isolierten Luftschlauch mit dem zu beheizenden Raum verbunden.

Aufbau eines solaren Luftkollektors

Luftkollektoren werden meist zur Erwärmung von Räumen genutzt.

Wie funktioniert ein Luftkollektor?

Wie alle Solarkollektoren erzeugen auch Luftkollektoren mithilfe von Sonnenenergie Wärme. Dazu scheint die Sonne auf einen speziellen Absorber, der die durch den Kollektor strömende Luft erwärmt. Die erwärmte Luft wird dann durch einen natürlichen Luftstrom oder einen Ventilator in Räume geleitet oder zur Unterstützung von Heizsystemen verwendet.

Funktionsweise von Luftkollektoren im Detail:

1. Ansaugung kalter Luft: Kalte Luft wird durch einen Ventilator angesaugt. Der Ventilator wird über ein kleines Solarfeld betrieben, das in den meisten Fällen direkt am Modul sitzt.

2. Erwärmung der Luft: Die kalte Luft wird im Inneren der Kollektors durch ein Röhrensystem geleitet. Die auftreffende Sonne erwärmt die Luft.

3. Abgabe der erwärmten Luft: Die erwärmte Luft wird über ein Rohr in den zu beheizenden Raum abgegeben.

Thermostate: Luftkollektoren besitzen Thermostate, die den Betrieb des Kollektors steuern.

Solarbetriebene Luftkollektoren: Luftkollektoren mit eigenem Solarfeld sind nur funktionsfähig, wenn die Sonne scheint, da sie erst dann genug Energie produzieren, um die Luft zu erwärmen.

Ventilatorbetrieb: Der Unterdruck, den die Ventilatoren in den Luftkollektoren erzeugen, zieht die kühle Luft von außen in den Kollektor, ähnlich wie es in einem Computergehäuse passiert, wo Ventilatoren Luft ansaugen, um die Komponenten zu kühlen.

Luftkollektoren werden meist zur Erwärmung von Räumen genutzt.

Arten und Anwendungsbereiche von Luftkollektoren

Es gibt verschiedene Arten von Luftkollektoren, die je nach Anwendung und Bauweise unterschieden werden können:

Frischluftkollektoren

Frischluftkollektoren erwärmen kalte Außenluft und leiten anschließend die erwärmte Luft in Innenräume, um diese zu heizen.

Vorteile

• kontinuierlicher Luftaustausch reduziert Feuchtigkeit und Schimmelbildung

• verbesserte Raumluftqualität

Nachteile

• Effizienz hängt stark von Sonneneinstrahlung ab

Geschlossene Luftkollektoren

Geschlossene Luftkollektoren erwärmen Luft aus dem Inneren des Raumes. Hier wird die Luft innen angesaugt, in den Kollektor geleitet, erwärmt und wieder an den Raum abgegeben.

Vorteile

• Effiziente Wärmerückgewinnung, da ständig gleiche Luft erwärmt wird

• Schadstoffe und Allergene bleiben draußen, da keine Außenluft verwendet wird

Nachteile

• keine Frischluftzufuhr

• komplexer und teurer in der Installation

• kein Frischluftaustausch kann zur Anreicherung von Schadstoffen im Raum führen, Lüften bleibt notwendig.

Luftkollektoren mit Rippenabsorber

Diese Kollektoren verwenden einen Absorber mit einer Rippenstruktur, die die Oberfläche vergrößert und die Wärmeaufnahme maximiert. Sie sind besonders effizient und weit verbreitet.

Vorteile

• hohe Wärmeübertragung

• funktionieren auch bei niedrigen Außentemperaturen gut

Nachteile

höhere Anschaffungskosten

höherer Wartungsaufwand durch Reinigung der Rippen

Luftkollektoren mit PV-Zellen

Diese Systeme kombinieren einen Luftkollektor mit Photovoltaik-Zellen, die den benötigten Strom für das Gebläse und andere elektrische Komponenten liefert. Diese Kombination sorgt für die Autarkie von Luftkollektoren.

Vorteile

• Betrieb unabhängig von Stromversorgung

Nachteile

• höhere Anschaffungskosten

Duo-Luftkollektoren oder Warmluftkollektoren

Diese Systeme kombinieren zwei Luftkollektoren odereinen Luftkollektor mit einem anderen solarthermischen System, um die Effizienz und Flexibilität der Energiegewinnung zu erhöhen.

Vorteile

• sowohl für Beheizung als auch Belüftung

• kombiniert Vorteile von Frischluft- und geschlossenen Systemen

Nachteile

• aufwendiger in Installation und Wartung

• benötigt mehr Platz

Wie viel Wärme kann ein Luftkollektor erzeugen?

Die Wärmemenge, die ein Luftkollektor erzeugen kann, hängt von verschiedenen Faktoren wie der Größe des Kollektors, der Sonneneinstrahlung und der Effizienz des Systems ab.

Beispielsweise erreicht ein mittelgroßer Luftkollektor mit einer Fläche von 200 x 70 cm eine Warmluftleistung von circa 900 Watt und erwärmen die angesaugte Außenluft um 30°C. Dies reicht aus, um Räume bis zu einer Größe von ca. 80 m² zu beheizen. Kleinere Luftkollektoren mit einer Fläche von 70 x 50 cm erreichen eine Leistung von etwa 180 Watt und erhöhen die angesaugte Außenluft um circa 15°C. Sie werden für Raumgrößen bis zu 25 m² empfohlen.

Was kostet ein Luftkollektor?

_{* Preise sind Durchschnittswerte und dienen zur Orientierung.}

Die Kosten für Solarthermie mit Luftkollektoren hängen stark von der Größe und der geplanten Verwendung ab. Ein Luftkollektor mit einer Größe von 100 x 70 cm erzeugt eine Wärmeleistung von 500 Watt und ist ideal für kleinere Räume bis 50 m². Der Preis für diesen Kollektor beginnt bei 600 Euro, ohne Versand- und Einbaukosten. Für etwas größere Räume bis zu 80 m² eignet sich ein Luftkollektor mit den Maßen 200 x 70 cm. Dieser Kollektor erreicht eine Wärmeleistung von 900 Watt und ist ab 700 Euro erhältlich, ebenfalls ohne Versand- und Einbaukosten. Für mehrere Räume oder sehr große Räume bis zu 150 m² gibt es Luftkollektoren mit einer Größe von 300 x 120 cm. Diese Modelle bieten eine Wärmeleistung von 2.100 Watt und kosten ab 2.500 Euro, exklusive Versand- und Einbaukosten.

Betriebskosten

Luftkollektoren mit kleinem Solarfeld versorgen sich bei Sonnenlicht selbst und sind autark. Große Warmluftkollektorsysteme benötigen für die Herstellung des Unterdrucks ein Gebläse mit einer Leistung von mindestens 50 bis 100 Watt pro Sunde. Dafür entstehen Betriebskosen von circa 80 Euro im Jahr.

Ein Luftkollektor ist eine Variante, um umweltfreundlich und kostengünstig Wärme zu gewinnen. Wir stellen Ihnen die Vorteile und Nachteile kompakt vor.

Wo können Luftkollektoren installiert werden?

Luftkollektoren können an verschiedenen Stellen eines Gebäudes installiert werden, wobei die Wahl der Installationsmethode die Effizienz und Wirksamkeit des Systems beeinflusst.

Für maximale Effizienz sollten Luftkollektoren nach Süden ausgerichtet und im optimalen Winkel zur Sonne installiert werden. Dabei ist sicherzustellen, dass der Kollektor den ganzen Tag über frei von Schatten bleibt. Da Luft sich weniger effizient durch lange Leitungen bewegt, ist es wichtig, die Kollektoren so zu platzieren, dass die Luftwege möglichst kurz sind, um Wärmeverluste zu minimieren.

Installationsmöglichkeiten von Luftkollektoren

• Dachinstallation

• Wand- oder Fassadeninstallation

• Freistehende Installation

Luftkollektoren können problemlos an Hausfassaden installiert werden.

Sie suchen Fachfirmen für Solaranlagen?

Wir vermitteln Ihnen regionale Anbieter

Jetzt Anbieter finden