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Was ist ein Solar-Luftkollektor?

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

05.09.2021

Letztes Update

30.11.2021

Solar-Luftkollektor: Einfaches physikalisches Prinzip zum Heizen nutzen

Bei der Solarthermie kommen meist Kollektoren mit Flüssigkeiten als Wärmeträger zum Einsatz. Beim Solar-Luftkollektor ist das anders. Nur lohnt es sich, mit warmer Luft zu heizen?

Inhalt des Blogartikels

Welche Rolle spielen Solar-Luftkollektoren bei der Solarthermie?

Solarkollektoren unterscheiden sich je nach Einsatzgebiet in ihrer Funktionsweise. Dabei musst du zunächst grundsätzlich zwischen Solarthermie und Photovoltaik unterscheiden:

  • Bei der Photovoltaik fangen Solarkollektoren Sonnenlicht ein und wandeln diese Energie in elektrischen Strom um.
  • Solarthermie nutzt hingegen die Wärme der Sonneneinstrahlung für die Heizungsunterstützung und/oder Warmwasserbereitung. Das Prinzip bei Solarkollektoren für Solarthermie ist unabhängig vom internen Aufbau, die Sonnenhitze an einen Wärmeträger zu übertragen, um damit zu heizen.

Die gängigsten Arten an Kollektoren hierfür sind der Röhrenkollektor und der Flachkollektor, in denen sich eine Trägerflüssigkeit erwärmt. Über Wärmetauscher kann diese dann entweder an einen Pufferspeicher übertragen oder direkt zur Heizungsunterstützung verwendet werden.

Solar-Luftkollektoren nutzen hingegen Luft als Wärmemedium. Dabei wird kalte Luft angesaugt, im Kollektor erwärmt und dann über ein Rohrsystem dem Gebäude zugeführt.

 

Funktionsweise von Solar-Luftkollektoren

Der im Warmluftkollektor erwärmte Luftstrom wird bei den meisten Systemen über einen Ventilator angesaugt und in das vorhandene Lüftungssystem des Gebäudes eingespeist, um Räume zu heizen. Bei manchen Gebäuden reicht sogar die reine thermische Bewegung des Luftstroms aus, um diesen Effekt zu erzielen.

Am effizientesten sind Solar-Luftkollektoren in Gebäuden, in denen es ohnehin eine Lüftungsanlage gibt, wie Hallen, Schwimmbäder, große Treppenhäuser etc. Auch in Einfamilienhäusern kann der Einbau sinnvoll sein, etwa in Passivhäusern mit aktiver Wohnraumlüftung. Die Nachrüstung in Altbauten ist jedoch sehr aufwendig, da anstelle der üblichen Wasserleitungen für die Heizung recht große Lüftungsrohre verlegt werden müssen.

Aufbau des Solar-Luftkollektors

Ist ein Solar-Luftkollektor als Flachkollektor ausgelegt, unterscheidet er sich optisch kaum vom flüssigkeitsführenden Flachkollektor. Auch Röhrenkollektoren gibt es als Luftkollektoren.

Die dunkle Außenfläche des Kollektors wird durch die Sonneneinstrahlung warm. Die im Inneren des Kollektors zirkulierende Luft heizt sich entsprechend auf und wird über den Absorber an das Rohrleitungssystem in die Gebäudebelüftungsanlage oder an das Heizungssystem übertragen. Die Rückseite des Kollektorgehäuses ist mit einer Wärmedämmung versehen.

Allerdings muss ein Solar-Luftkollektor generell wesentlich größer dimensioniert sein als sein Flüssigkeits-Pendant, da der Wärmeträger Luft ein größeres Volumen benötigt, um beim Transport der Wärme ähnlich effizient zu sein. Das gilt auch für den Wärmetauscher, falls die Luft nicht direkt in eine Belüftungsanlage geleitet, sondern zur Heizungsunterstützung genutzt werden soll. Der Platzbedarf einer Solarthermieanlage mit Luftkollektor ist also um einiges größer.

Tipp: Solar-Luftkollektoren funktionieren an Fassaden mit Südausrichtung besonders gut, da sie auch diffuse Wärmestrahlung gut absorbieren können. Allerdings nimmt ihr Wirkungsgrad mit zunehmender Länge der Rohrleitungen ab. Deshalb ist es wichtig, alle Leitungswege möglichst kurz zu halten.

Solar-Luftkollektor als einfaches Zuluftsystem

Neben den komplexen Flachkollektoren gibt es auch Solar-Luftkollektoren, die sehr einfach aufgebaut sind und als simples Zuluftsystem dienen, das im Prinzip auch im Eigenbau entstehen kann.

Dabei wird am Gebäude eine lange, oben geschlossene Röhre oder Kastenverkleidung aus Blech angebracht, die kalte Außenluft über eine Öffnung an der Unterseite ansaugen kann. Die einströmende Luft erwärmt sich durch die Sonneneinstrahlung indirekt und wird auf dem Weg nach oben über ein perforiertes Trennblech an den Zuluftkanal ins Haus eingespeist, unterstützt durch einen Ventilator. Dieser benötigt allerdings Strom.

Die einfachen Zuluft-Kollektoren funktionieren besonders gut bei höheren und größeren Gebäuden, da hier die thermischen Voraussetzungen für die effiziente Verteilung der Wärme in jeden Raum ideal sind. Moderne Hochhäuser und funktionelle Industriebauten verfügen häufig über entsprechende Systeme.

 

Lassen sich Solar-Luftkollektoren mit anderen Systemen kombinieren?

Generell lässt sich eine herkömmliche Anlage für Solarthermie durch Solar-Luftkollektoren ergänzen, sofern das Gebäude über eine Wohnraumbelüftung verfügt oder die Anbindung an das Heizungssystem über Wärmetauscher gegeben ist. Die Kombination mit Photovoltaik ist beim Betrieb eines elektrischen Ventilators für die Luftansaugung ebenfalls sinnvoll. Wenig sinnvoll ist hingegen die Kombination mit Gas- oder Ölheizungen.

Lebensdauer und Kosten von Anlagen mit Solar-Luftkollektoren

Aufgrund des einfachen Aufbaus sind Zuluft-Kollektoren sehr langlebig. Auch die komplexeren Flachkollektoren gehen selten kaputt. Der in den meisten Systemen erforderliche Ansaugventilator ist das Verschleißteil, das du am ehesten austauschen lassen musst. Das stellt aber in der Regel kein großes Problem dar.

Die Kosten für eine Solaranlage mit Warmluftkollektor lassen sich pauschal nicht beziffern, da dies sehr von Größe und Umfang der Installation abhängt. Einzelne Räume kannst du je nach Größe mit Luftkollektor-Systemen zwischen 600 und 700 Euro (zuzüglich Kosten für den Einbau) ausrüsten lassen. Ein Komplettsystem für ganze Wohnungen oder Ferienhäuser ist ab circa 2.500 Euro zu haben (zuzüglich Kosten für den Einbau).

Allerdings kannst du auch für einen Solar-Luftkollektor unter Umständen Fördermittel im Rahmen der BAFA- und KfW-Förderprogramme für Solarthermie beantragen.

 

Fazit: Solar-Luftkollektoren können eine sinnvolle Ergänzung sein

Aufgrund ihres relativ geringen Wirkungsgrades von 50 bis 70 Prozent eignen sich Solar-Luftkollektoren vor allem während der Übergangszeit als zusätzliche Wärmequelle. Im Sommer benötigst du die Wärme nicht, kannst aber je nach System eventuell von einer Kühlfunktion profitieren.

Im Winter reicht der Temperaturunterschied meist nicht für eine Beheizung per Warmluftkollektor aus. Denn Luftkollektoren sind nur effizient, solange die Raumtemperatur nicht über der Temperatur der zugeführten warmen Luft liegt.

Einfache Zuluft-Systeme lassen sich mit relativ wenig Aufwand selbst bauen, unter Umständen kannst du auch staatliche Fördermittel für Solarthermie beantragen.

Vor- und Nachteile von Solar-Luftkollektoren im Überblick

  • Wärmeabgabe an den Raum ohne aufwendige Heizungsanlage möglich
  • wartungsarm, niedrige Betriebskosten
  • bei vorhandenen Belüftungsanlagen einfache Installation
  • Aufwand für Wärmespeicherung vergleichsweise hoch
  • höherer Platzbedarf durch dicke Luftrohre
  • nicht für Altbauten geeignet
  • nur zur Ergänzung in der Übergangszeit sinnvoll
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