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Solarthermie mit Luftkollekoren zum Heizen und Kühlen

Undine Tackmann, Online-Redakteurin
Undine Tackmann
24. Juli 2024

Luftkollektoren, auch solare Luftkollektoren genannt, sind eine Art von Solarmodulen, bei der Luft statt Wasser als Wärmeträger verwendet wird, um Räume energieeffizient zu beheizen. Die Kosten für ein Luftkollektor liegen je nach Ausführung bei etwa 600 bis 2.500 Euro. Jetzt mehr über Aufbau, Funktionsweise und den Vorteilen von solaren Luftkollektoren lesen.

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  1. Was ist ein solarer Luftkollektor?
  2. Wie ist ein Luftkollektor aufgebaut?
  3. Wie funktioniert ein Luftkollektor?
  4. Arten und Anwendungsbereiche von Luftkollektoren
  5. Der Wirkungsgrad
  6. Was kostet ein Luftkollektor?
  7. Die Vor- und Nachteile
  8. Wo können Luftkollektoren installiert werden?

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

Grafische Darstellung des Aufbaus eines Luftkollektors mit verschiedenen Bestandteilen und Beschreibungen
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.

Grafische Darstellung eines Luftkollektors an einem Haus wie Sonnenenergie in Wärme umgewandelt wird.
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.

Grafische Darstellung eines Frischluftkollektors mit schwarzer Oberfläche

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.

Grafische Darstellung eines geschlossenen Luftkollektors mit Ventilator und schwarzer Oberfläche

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.

Grafische Darstellung eines Rippenabsorbers mit einzelnen Röhren.

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.

Grafische Darstellung eines dunkelbauen Luftkollektors mit integrierten Solarzellen auf der Oberfläche

Vorteile

  • Betrieb unabhängig von Stromversorgung

Nachteile

  • höhere Anschaffungskosten

Duo-Luftkollektoren oder Warmluftkollektoren

Diese Systeme kombinieren zwei Luftkollektoren oder einen 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

Wichtiger Hinweis

Unsere Beispiele beziehen sich ausschließlich auf abgedeckte Luftkollektoren. Nicht abgedeckte oder offene Luftkollektoren (Absorber) sind wesentlich komplexer und funktionieren nach einem anderen Prinzip, weshalb sie in unserem Artikel nicht weiter behandelt werden.

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?

Art des Luftkollektors

Leistungsfähigkeit

Preis ohne Versand und Einbau

Luftkollektor für einen Raum bis 50 qm

  • 100 x 70 cm
  • 500 Watt Wärmeleistung

ab 600 Euro

Luftkollektor für einen Raum bis 80 qm

  • 200 x 70 cm
  • 900 Watt Wärmeleistung

ab 700 Euro

Luftkollektor für Räume bis 150 qm

  • 300 x 120 cm
  • 2.100 Watt Wärmeleistung

ab 2.500 Euro

* Preise sind Durchschnittswerte und dienen der 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.

Welche Vor- und Nachteile hat ein Luftkollektor?

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

Vorteile

Nachteile

  • umweltfreundlich
  • kostengünstig
  • langlebig
  • einfacher technischer Aufbau und einfache Wartung
  • keine Übertragungsverluste durch Wärmetauscher
  • für einzelne Räume und ganze Gebäude nutzbar
  • vielseitig einsetzbar
  • ermöglicht autarken Betrieb in Gartenhütten und Ferienhäusern
  • effektive Heizungsunterstützung
  • Duo-Kollektoren für Strom und Warmluft erhältlich
  • Außenluftkollektoren verringern Luftfeuchtigkeit und beugen Schimmelbildung vor
  • größere Kollektorflächen als bei klassischer Solarthermie nötig
  • direkte Abhängigkeit von der Sonne
  • Wirkungseinbuße bei langen Leitungssystemen
  • geringe Energiedichte des Wärmeträgers Luft
  • Stromverbrauch durch Ventilatoren muss beachtet werden

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
Solarer Luftkollektor mit fast schwarzer Oberfläche ist an Hausfassade montiert.
Luftkollektoren können problemlos an Hausfassaden installiert werden.

Unser Expertenfazit

Solare Luftkollektoren sind eine technisch einfache und preisgünstige Ergänzung zu Heizsystemen. In Garten- oder Ferienhäusern können sie autark mit einem kleinen Solarpanel betrieben werden. In Wohnhäusern sollten sie nur als Ergänzung eingesetzt werden, da sie nur bei direkter Sonneneinstrahlung auf den Kollektor effizient funktionieren und die Luft im Kollektor erwärmen. Durch ihren einfachen technischen Aufbau sind Luftkollektoren zudem extrem langlebig.

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Häufig gestellte Fragen

Was bringt ein Luftkollektor?

Ein Luftkollektor nutzt Sonnenenergie, um Luft zu erwärmen, die zur Beheizung von Räumen und zur Unterstützung von Heizsystemen verwendet werden kann.

Wie hoch ist die Lebensdauer eines Warmluftkollektors?

Aufgrund des einfachen Aufbaus von Luftkollektoren kann die Lebensdauer bis zu 40 Jahren betragen. Man sollte bei der Anschaffung Wert auf hochwertige Kollektoren legen.

Wie warm wird ein Luftkollektor im Sommer?

Ein Luftkollektor wird bei höchster Sonneneinstrahlung sehr heiß. 150 Grad Celsius sind keine Seltenheit. Daher verwenden namhafte Hersteller nur hitzefeste Komponenten für den Bau der Anlage.

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