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Volumenstrom & Durchflussmenge

Die Durchflussmenge einer Solarthermie Anlage hängt stark vom Typ der Anlage ab. In so genannten Low-Flow Anlagen kann der Volumenstrom weniger als 10 Liter pro Stunde und pro Quadratmeter Kollektorfläche betragen, High-Flow Anlagen weisen dagegen einen erheblich höheren Volumenstrom auf. Typisch sind etwa 40 bis 50 Liter pro Stunde und pro Quadratmeter Kollektorfläche, aber auch deutlich höhere Werte kommen vor. Beide Konzepte verfolgen eine unterschiedliche Strategie. High-Flow Anlagen belassen die Solarflüssigkeit aufgrund der höheren Strömungsgeschwindigkeit nur für kurze Zeit im Kollektor. Die Solarflüssigkeit heizt sich dabei weniger stark auf, die Wärme wird schneller und gleichmäßiger zum Speicher transportiert. Low-Flow Anlagen setzen auf die gegenteilige Strategie. Die Solarflüssigkeit durchströmt den Kollektor langsamer, nimmt also mehr Wärme auf.

High-Flow Anlagen reagieren träger

Eine High-Flow Anlage transportiert Wärme aus dem Solarkollektor möglichst schnell ab und vermeidet so hohe Temperaturen. Das hat einige Vorteile. Bei niedrigeren Temperaturen sind die thermischen Verluste des Kollektors geringer. Außerdem bildet sich im Kollektor seltener Dampf. Dampf sorgt nicht nur für optische Verluste, sondern beschleunigt auch die Alterung der Solarflüssigkeit. Die niedrigen Temperaturen bewirken jedoch auch, dass sich der Energiespeicher langsamer aufheizt. Es dauert also länger, bis bei einsetzendem Sonnenschein hohe Temperaturen im Speicher erreicht werden, die beispielsweise zum Duschen benötigt werden. Die langsame Aufheizung hat jedoch auch ihre gute Seite. Es bleibt mehr Zeit für einen Temperaturausgleich innerhalb des Speichers, daher kann auf einen teuren Schichtspeicher verzichtet werden. Allerdings sind die laufenden Betriebskosten einer High-Flow Anlage höher, da die Pumpe mehr Strom verbraucht.

Variable Durchflussmenge

Einige Solarthermie Anlagen regeln die Durchflussmenge dynamisch, um stets einen optimalen Volumenstrom zu erzielen. Bei hoher Sonneneinstrahlung wird der Volumenstrom erhöht, um die große Wärmemenge abtransportieren zu können. Dies ist zweifelsfrei die optimale Lösung, allerdings ist fraglich, ob die Vorteile die Mehrkosten aufwiegen. Die Steuerung ist aufwändiger, zusätzlich wird eine Solarpumpe mit regelbarer Drehzahl benötigt. Außerdem benötigen auch diese so genannten Matched-Flow Anlagen einen vergleichsweise teuren Schichtspeicher. Im Prinzip verhält sich eine Matched-Flow Anlage bei geringer Einstrahlung wie eine Low-Flow Anlage und bei hoher Einstrahlung wie eine High-Flow Anlage. Dies dient übrigens nicht dazu, den Gesamtertrag zu optimieren – der ist bei High-Flow Anlagen höher, sofern die Pumpe bei zu niedrigen Temperaturunterschieden zwischen Kollektor und Speicher rechtzeitig abgeschaltet wird. Vielmehr geht es darum, das oben beschriebene träge Verhalten von High-Flow Anlagen bei niedrigen Temperaturen zu vermeiden.

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