Solarthermie Luftkollektor - Lüftung + Heizung in Einem

Der Luftkollektor - Luft statt Wasser für Heizung, Warmwasser & Lüftung
Bei einer handelsüblichen Solarthermieanlage wird Wasser oder
ein Wassergemisch als Wärmeträger für die Solar-Strahlung
verwendet. Der Luftkollektor nutzt dafür jedoch Luft, wodurch
andere Speicher- und Leitsysteme benötigt werden.
Der besondere Vorteil des Luftkollektors ist, dass dieser auch die
Lüftung ihres Eigenheims übernimmt.
Alle notwendigen Infos über Bestandteile und Aufbau,
Einsatzgebiete und Kosten vom Luftkollektor erhalten Sie im
folgenden Artikel.
Luftkollektoren an der Fassade und auf dem Dach | © Raboe001 / wikimedia commons
Aufbau und Bestandteile vom Luftkollektor
Die Funktionsweise des Luftkollektors kennt man von schwarzen Solar-Ballons. Bei diesem vor allem als Kinderspielzeug bekanntem Ballon
wird die Luft im Inneren durch die durch Solar-Einstrahlung erwärmt, der Ballon steigt auf.
Auch beim Luftkollektor wird die Luft im Inneren erwärmt, die Wärme jedoch zum Heizen des Eigenheims und Lüftung verwendet. Es gibt
hauptsächlich zwei Arten wie dieser spezielle Solarthermie-Kollektor aufgebaut bzw. konzipiert ist:
1. Die Ausnahme: Man kann komplette Fassaden und Dächer zu einem Luftkollektor umbauen, indem eine transparente Abdeckung
zwischen Absorber und Fassade bzw. Dach installiert wird (siehe Foto weiter oben). Innerhalb dieser Schicht wird die Luft erwärmt.
2. Der Regelfall: Normale Luftkollektoren sind gedämmten Metallgefäße mit Wärmeabsorbern, ähnlich wie Flach- oder Röhrenkollektoren.
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Luft als Trägermedium
Egal welche Art von Luftkollektor verwendet wird, die Funktionsweise ist grundsätzlich gleich. Die Frischluft wird über Filter und Ventilatoren
in den Luftkollektor gezogen, über den durch Solar-Glas geschützten Rippenabsorber mittels der einfallenden Solar-Strahlung erwärmt und
in das Haus geblasen.
Alternativ kann die Wärme über Speichersysteme länger bewahrt werden. Da hier Luft als Trägermedium fungiert, ergeben sich jedoch
andere Leitungs- und Speichersysteme als bei einer klassischen Solarthermieanlage. Für die über den Luftkollektor unterstützte
Warmwasserbereitung wird ein Wärmetauscher benötigt, der in Kombination mit einem Wasserspeicher das Wasser erwärmt. Dies ist auch
eine Möglichkeit, die Wärme der Luft zu speichern.
Weitere Speichermöglichkeiten: Hypokauste und Murokauste
Hier werden aber nicht die Vorteile des Luftkollektors durch seine Lüftung ausgeschöpft. Weitere Speichermöglichkeiten sind Hohlräume in
Wänden und Fußböden. Diese so genannte Hypokauste (Erwärmung des Bodens) beziehungsweise Murokauste (Erwärmung der Wand) sind
nachträglich nur mit hohem finanziellem und baulichem Aufwand in bereits bestehende Gebäude integrierbar.
Man kennt diese Techniken bereits seit der römischen Antike. Daneben gibt es noch den Latentwärmespeicher. Dessen Unterart, der
Phasenwechselmaterial-Speicher (PCM-Speicher), nutzt ein ähnliches Wirkungsprinzip wie man es von Taschenwärmern mit Knickplättchen
kennt. Mit der Zustandsänderung der Materialien im Speicher kann man die Wärme der Luftkollektoren in mehreren Zyklen speichern und
abrufen.
Für den Transport der warmen Luft sind entsprechende Luftkanäle notwendig, die dicker als normale Wasserleitungen sind. Alternativ kann
durch die Wand, an die der Luftkollektor außen angebracht ist, eine kurze Leitung gebohrt werden, um direkt den Raum „hinter“ dem
Kollektor zu belüften. Weiterhin kann der Luftkollektor zusätzlich mit einem Photovoltaikmodul verbunden und so zu einem
Hybridkollektor erweitert werden. Durch die Stromerzeugung für die Ventilatoren entsteht ein weitgehend autarkes System.
Einsatzgebiet vom Luftkollektor
Der Luftkollektor kann je nach Solar-Ertrag sowohl für die Heizungsunterstützung, und damit für die Lüftung des Hauses als auch zur
Warmwasserbereitung eingesetzt werden. Dabei ist der Luftkollektor für eine
Solarthermieanlage bei unterschiedlichen Gebäudetypen wie Wohngebäuden,
Ferienhäusern und Sporthalle einsetzbar.
Auch bei gewerblichen Objekten in der Landwirtschaft und Industrie werden
Luftkollektoren eingesetzt, nicht nur zur Heizung von Räumen, sondern auch zur
Solar-Trocknung von Produkten. Bei einem Wärmeüberschuss kann man durch
eine Absorptionskältemaschine die durch den Luftkollektor gesammelte Wärme
auch zur Kühlung des Gebäudes nutzen.
Auch für die Luftung von Sporthallen praktisch | © Hans / pixabay.com CC0
Die direkte Nutzung der Luft hat zur Folge, dass permanent zugleich gelüftet und
geheizt wird. Dank dieser Kombination geht bei der Solarthermieanlage keine
Heizenergie durch manuelle Lüftung verloren. Zudem sind Schimmel und
Feuchtigkeit bei einer guten Lüftungsanlage kein Problem.
Breite Luftschächte sind nötig
Da breite Luftschächte zur Weiterleitung der erwärmten Luft benötigt werden, bietet sich die Nutzung von Luftkollektoren bei Neubauten an.
Hier kann der Architekt den Einbau der Schächte bereits bei der Konstruktion des Hauses berücksichtigen. Bei Altbauten kann man bei
günstigen Voraussetzungen individuelle Baulösungen finden, um den Luftkollektor einzusetzen.
Für alle, die an wartungsarmen Kollektoren interessiert sind, stellt der Luftkollektor eine interessante Option dar, weil die Kollektoren nicht
durch kochendes oder frierendes Wasser beschädigt werden können und bei einem Leck lediglich warme Luft austritt.
Wirkungsgrad vom Luftkollektor
Der Wärmeverlustkoeffizienten und der optische Wirkungsgrad bilden den Wirkungsgrad. Wie man aus dem Begriff ableiten kann, beschreibt
der Wärmeverlustkoeffizient den Wärmeverlust über die Kollektorfläche. Bei dem optischen Wirkungsgrad wird das Verhältnis zwischen der
durch die verbaute Technik nutzbaren Solareinstrahlung und der letzten Endes tatsächlich erreichten Leistung dargestellt.
Unabhängig von der Art, wie man Solar-Energie nutzen will, kann man 100 Prozent nie erreichen, da immer ein Wärmeverlust eintritt.
Der Luftkollektor fängt bereits geringe Solar-Energie ein
Der Luftkollektor ist reaktionsschneller als handelsübliche Kollektoren für Solarthermieanlagen mit Wasser (-Gemischen) und fängt bereits
geringe Solar-Energie ein. Dadurch steht gerade durch die direkte Solar-Lüftung schnell Wärme zur Verfügung. Zwar speichert Luft die
Wärme schneller als Wasser, dafür gibt sie diese auch schneller wieder ab.
Insgesamt erreichen Luftkollektoren einen Wirkungsgrad von 50 bis 75 Prozent. Besonders bei ganzen zu einem Luftkollektor umgebauten
Fassaden und Dächern ist der Ertrag hoch.
Im Vergleich zum Röhren- und Flachkollektor ist aber das Speichersystem aufwändiger, man muss durch einen Wärmeaustauscher und
einen Solar-Speicher die Wärme von der Luft auf Wasser übertragen, wodurch ein Teil der Solar-Wärme verloren geht. Alternative, aber
auch aufwendigere Systeme sind Stein- und Phasenwechselmaterialspeicher sowie Hypokausten.
Zurück zur Übersicht: Kollektoren für Solarthermieanlagen.
Kosten vom Luftkollektor
Da die Funktionsweise und der Aufbau vom Luftkollektor relativ einfach sind, kann man anhand von Bauanleitungen selbst einen
Luftkollektor bauen, sodass man nur die Kosten für die Bauteile tragen muss. Daneben gibt es fertige Kollektoren, deren Kosten in einfacher
Ausführung etwa 400 Euro und mit integrierten Photovoltaikkollektoren bis zu über 2.000 Euro betragen können. Zudem gibt es zur
Verringerung der Kosten Fördermöglichkeiten der BAFA und KfW.
Für Informationen über die Kosten und Preise eines Luftkollektors erfahren Sie hier mehr.
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Geschrieben von:
Julia Blattner
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