Solarthermische Niedertemperatursysteme - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 403

Abb. 6.14 a Schemati-
scher Aufbau ( Schnitt-
links ) und Komponenten
( Umsetzung-rechts ) eines
Speicherkollektors

Da der Wärmespeicher integriert ist, werden besonders hohe Anforderungen an den
Wärmeschutz gestellt. Die Vorderabdeckung besteht in der Regel aus einer transparen-
ten Wärmedämmung (TWD). Hier werden zumeist Aerogranulate oder Polycarbonat in
Waben- oder Kapillarstruktur verwendet. Auf der Rückseite werden oft Reflektorfolien
angebracht, um den Kollektor möglichst schnell zu erwärmen; sie konzentrieren die Solar-
strahlung auf den Speicher. Der Speicherkollektor ist nur dann sinnvoll, wenn das Spei-
chermedium über eine hohe Wärmekapazität verfügt, da das Volumen begrenzt ist. Die
Beschichtung des Absorbers sollte selektiv sein. Zur weiteren Reduktion der Wärmeverlus-
te ist eine gute Wärmedämmung auf der Rückseite vorzusehen. Das relativ hohe Gewicht
macht eine Dachintegration oft aufwändig. Darüber hinaus sind geeignete Frostschutz-
maßnahmen zu treffen, bis hin zur eventuellen Außerbetriebnahme im Winter in unseren
Breiten. Das kritische Element wie auch bei den Vakuumkollektoren ist das Anschluss-
stück von der Verlegung bis zum Kollektoreintritt. Es ist nicht einfach so zu isolieren wie
der Kollektor selbst. Als Lösung wird in Mitteleuropa ein kleiner Bypassfluss bei Frost in
die Dachrinne geleitet. Meist wird dieser Kollektortyp jedoch in frostfreien Regionen ein-
gesetzt. Der Wirkungsgrad ist vergleichbar mit dem konventioneller Flachkollektoren. Der
Konversionsfaktor ist in der Regel bescheiden und liegt bei etwa η 0 ≈ 0.55. Der Wärmever-
lustkoeffizienten entspricht dem des Vakuumflachkollektors mit k

ges um 2.5 W/(m 2 K)
der typische Temperaturbereich ist aber mit T ≈ 20 bis 70 °C niedriger.

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• Luftkollektor
Luftkollektoren verwenden als Wärmeträger Luft, ansonsten entspricht ihr prinzipieller
Aufbau dem eines Flachkollektors, wie die Abb. 6.15a skizziert. Der oberflächenstruktu-
rierte Absorber wird in eine Metallwanne eingelegt und gibt die von der Sonne eingestrahl-
te Wärmeenergie an die darunter strömende Luft weiter. Aber es können auch Kugelhau-
fen bestehend beispielsweise aus Lavasteinen oder Keramikschaum genutzt werden, die
sich durch die solare Einstrahlung erwärmen und die Wärme an die Luft weitergeben. Dies
zeigt die Abb. 6.15b . Mögliche Anwendungen sind Trocknungsanlagen und Schwimmhal-
len, die auch im Sommer einen hohen Lüftungswärmebedarf haben.
Die Oberseite des Luftkollektors bildet eine Glasabdeckung, die den Kollektor vor Um-
welteinflüssen (Regen, Hagel etc.) schützt. Moderne Luftkollektoren erreichen in Bezug
auf die Wärmeübertragung Wirkungsgrade η = 50-70 %. Der Kollektor kann überall dort
montiert werden, wo er der Sonne im Laufe des Tages zugewandt ist. Meist bietet sich die
Montage auf dem Hausdach an. Im Vergleich zu wassergekühlten Flachkollektoren ist ein