Der Luftkollektor: Technik & Einsatzmöglichkeiten

Der Luftkollektor wird vor allem in den USA in der Solarthermie schon häufig genutzt. Nach und nach nimmt auch die Verbreitung in Europa zu. Im Vergleich zu Röhren- oder Flachkollektoren benötigt ein Luftkollektor mehr Fläche, verzichtet aber dafür auf eine Trägerflüssigkeit. Ein Luftkollektor besitzt noch viele weitere spezifische Vor- und Nachteile, die man vor dem Einbau berücksichtigen sollte.
Dieser Artikel wurde von
Thorben Frahm für www.Heizungsfinder.de verfasst.
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HeizungenSolarthermieKollektorenLuftkollektor

Der Luftkollektor: Luft für den Wärmetransport

In der Solarthermie nutzen der Flachkollektor wie auch der Röhrenkollektor eine Flüssigkeit als Wärmeträger für den Solarkreislauf. In einem Luftkollektor befindet sich hingegen keine Flüssigkeit - die Solarstrahlung erwärmt Luft im Kollektor. Der Absorber, der die Wärme der Sonnenstrahlung sammelt, wird in einem Gehäuse montiert. Dieses Gehäuse ist wärmegedämmt und wird mit einer Glasscheibe abgedeckt.

Ein autarker Luftkollektor mit photovoltaischer Unterstützung, Bildquelle: Grammer Solar GmbH

 

Der Luftkollektor ist generell größer als ein Solarthermie Kollektor, der ein Wassergemisch als Wärmeträgermedium nutzt, weil Luft beim Transport der Wärme ein größeres Volumen benötigt. Daher haben die Luftkanäle einen großen Querschnitt und auch der Wärmetauscher, der die Wärme von der Luft auf das Wasser im Speicher überträgt, muss sehr großflächig sein. Ein solares System, das einen Luftkollektor enthält, benötigt also verhältnismäßig viel Platz.

Autarke Luftkollektoren mit Photovoltaik

Ventilatoren treiben den Wärmekreislauf im Luftkollektor an. Da die Ventilatoren mit elektrischer Energie angetrieben werden, benötigt das Solarsystem Strom, was die Energiebilanz verschlechtert. Dies ist einer der Gründe, warum der Luftkollektor im Vergleich zu dem Flachkollektor und dem Röhrenkollektor bei der Trinkwassererwärmung seltener genutzt wird.

Dieses Problem kann man verringern, wenn die Anlage für Solarthermie mit Photovoltaik verbunden wird. Mithilfe der Photovoltaikanlage können die Ventilatoren im Luftkollektor mit Solarstrom betrieben werden. Diese Art Kollektor wird "autarker Luftkollektor" genannt.

Einsatzmöglichkeiten des Luftkollektors

Vor Allem für eine Luftheizung ist der Luftkollektor sehr gut geeignet. Luftheizungen werden besonders oft in Schwimmbädern, Sporthallen und Lagerhallen installiert. Auch in Berghütten oder zur Trocknung von landwirtschaftlichen Produkten kann ein Luftkollektor betrieben werden. Doch auch zur Be- und Entlüftung von Wohngebäuden wird der Luftkollektor in der Solarthermie immer häufiger genutzt. Vorbild sind die Vereinigten Staaten, in denen Luftheizungen schon seit Jahren weit verbreitet sind.

Ein Zuluftsystem kann auch in bestehende Häuser eingebaut werden, wenn diese gut gedämmt sind und keine zu große Heizleistung benötigen. Ein Luftkollektor kann bei Kälte nicht einfrieren und es treten keine Korrosionsprobleme auf. Allerdings muss man einen Filter einbauen, der den Luftkollektor vor Verschmutzung schützt. Ein Luftkollektor verringert außerdem die Luftfeuchtigkeit und beugt so Schimmelbildung vor.

Außerdem kann ein Luftkollektor zur Heizungsunterstützung genutzt werden. Die erwärmte Luft läuft durch in einem Kreislauf innerhalb der Wandheizungen, der so genannten "Hypokausten", und nicht direkt im Raum. Bei diesem Prinzip werden die Wände erwärmt, die dann die Wärme an die Wohnräume abgeben. Der Wirkungsgrad eines modernen Luftkollektors liegt etwa zwischen 50 und 70 Prozent.

Konsultieren Sie einen Fachmann, um herauszufinden, ob ein Luftkollektor für Ihre Bedürfnisse geeignet ist. In unserem Beitrag zum Vergleich von Röhrenkollektor und Flachkollektor finden Sie weitere Informationen über die Unterschiede
zwischen den verschiedenen Kollektortypen.

Weiterlesen zum Thema "Schwimmbadkollektor"

Erfahrungen & Fragen zum Thema Luftkollektor

Ferienhaus mit Solarluftkollektoren aufheizen - geht das?

ich plane mein Ferienhaus mittel Solarluftkollektoren zu belüften und etwas aufzuheizen. Jedoch habe ich keine Wand nach Süden oder Westen, die einzige Möglichkeit ist eine waagerechte Montage mit maximal 20 Grad Steigung, die wenn möglich zu vermeiden ist. Die maximale Kollekorgröße ist ca. 2m+60 cm. Das 2te Problem ist, dass das Haus von Oktober bis April beschattet ist. Es steht also nur die Tageshelligkeit zur Verfügung. In dieser Zeit jedoch benötige ich die Belüftung und Erwärmung am meisten, da dann unbewohnt. Meine Fragen: 1) Geht es mit waagerechter Montage? 2) Wie hoch ist die Erwärmung ca bei waagerechter Montage und ohne direkt Sonneneinstrahlung (beschattet) 3) Wie hoch ist dann die Gebläseleistung in m³/h 4) Kann das Gebläse geregelt/abgestellt werden (sehr warme Sommer mir voller Sonne aufs Panel)? 5) Die Luft muss ca 18 m weit und davon 10 m nach unten transportiert werden, da nur Dachmontage möglich ist. Ist das möglich? Vielen Dank für Ihre Hilfe!
Antwort von MICO-Energieberatung

Im Unterschied zu den bereits etablierten solaren Wassersystemen muss bei der Nutzung von Luft als Wärmeträger beachtet werden, dass aufgrund der geringen Wärmekapazität von Luft große Volumina benötigt werden, um die erforderlichen Energiemengen zu transportieren. Im Kollektor direkt erschwert der - im Vergleich zu Wasser - wesentlich schlechtere Wärmeübergang auf den gasförmigen Wärmeträger Luft den Prozeß.
Was im ersten Moment daher als Nachteil erscheint, gewinnt durch die Tatsache neue Bedeutung, dass durch die Tendenz zur Niedrigenergiebauweise, die Frage der Wohnraumbelüftung neuen Stellenwert bekommt. Der Aufschwung und die neue Bedeutung der Luftsysteme machen daher auch die Nutzung der Sonnenenergie nun besonders attraktiv.
Worauf es bei Solar-Luftsystemen an kommt

Freilich ist die Optimierung bei Auslegung und Betrieb der Gesamt-Anlage von entscheidender Bedeutung. Wie bei allen solaren Anwendungen steht aber auch hier der Kollektor im Zentrum, denn nur was im Kollektor gewonnen werden kann, steht zur weiteren Verteilung zur Verfügung.

Strömungsprinzipien in Luftkollektoren
Folgende Eigenschaften sind dabei zu beachten:

Der unterströmte Absorber: (Luftstrom unter dem Absorber)
+ Der Luftspalt zwischen Absorber und Verglasung wirkt wärmedämmend
- nur eine Oberfläche dient als Wärmeübertragungsfläche (d.h. Rippen, oder eine andere Art der Oberflächenvergrößerung
ist oft sinnvoll
Der überströmte Absorber (Luftstrom zwischen Absorber und Abdeckung)
+ einfach herzustellen, kostengünstig
- bei hoher Differenz zwischen Absorber- und Aussenlufttemperatur treten große Wärmeverluste durch die Abdeckung auf,
starke Abhängigkeit von der Aussenluftgeschwindigkeit; nur eine Oberfläche dient als Wärmeübertragungsfläche
Der beidseitig umströmte Absorber:
+ Wärmeübertragung auf beiden Seiten des Absorbers
- bei hoher Differenz zwischen Absorber- und Aussenlufttemperatur treten große Wärmeverluste durch die Abdeckung auf,
starke Abhängigkeit von der Aussenluftgeschwindigkeit
Der durchströmte Absorber: (Stoff- oder perforierte Metallabsorber)
+ sehr guter Wärmeübergang vom Absorber an die durchströmende Luft
- hohe Druckverlustbeiwerte, abhängig vom Einsatzort (Staub, Luftschadstoffe...) hohe Absorber-Materialbelastung

Warme Luft zu erzeugen ist bekanntermaßen eine einfache Sache. Optimierte Solar-Luftsysteme zu entwickeln, die im gewünschten Einsatzbereich optimale Ergebnisse liefern, ist eine Angelegenheit, für die einiges Know-how erforderlich ist.
MfG
MICO-Energie
W. Reitz

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