thermische Solarkollektoren

Thermische Solarkollektoren sind die Basis, einer thermischen Solaranlage, denn hier wird die Wärme, die aus der Sonnenstrahlung gewonnen wird in Wärmeenergie umgesetzt.
Wie bei allen Solaranlagen werden die Kollektoren so angeordnet, dass sie den besten Ertrag an Wärmeenergie zur Verfügung stellen können. Da Wärmeenergie vor allem im Winter benötigt wird, werden daher thermische Solar-Kollektoren in den nördlichen Beriten wesentlich steiler angebracht, als bei PV-Anlagen, die eigentlich für eine ganzjährige optimale Ausrichtung wesentlich flacher angebracht werden.
Bei den thermischen Solarkollektoren (Collektor = Sammler) wird die Sonnenstrahlung direkt in Wärme umgewandelt, es wird also kein Zwischenschritt benötigt. Wenn wir also ein Medium, z.B. Wasser direkt der Sonnenstrahlung aussetzen, so wird dies direkt durch die Sonnenstrahlung erwärmt. Da wir das Wasser natürlich auch transportieren müssen, verwenden wir hier Rohrleitungen, in dem sich dieses Wasser befindet. Dadurch haben wir die Möglichkeit das Wasser in einem Kreislauf zu transportieren. Das erwärmte Wasser wird zu den Wärmeverbrauchen gepumpt und dadurch kälteres Wasser in die Kollektoren. Um das ganze zu optimieren, wird die Fläche, auf die die Sonnennstrahlung einwirkt möglichst groß gewählt, so dass auch eine große Wassermenge erhitzt werden kann. Um nicht die Rohre im Kollektor sehr breit zu machen, werden Metallbleche auf die Rohrleitungen angebracht, die dann durch die hohe Wärmeleitfähigkeit von Metall die Wärme den Rohrleitungen im Kollektor zugeführt. Da dunklere Flächen wesentlich mehr Wärmestrahlung aufnehmen, als helle Flächen, werden diese Wärmeleitblechje, die an den Rohrleitungen angebracht sind möglichst dunkel (am besten schwarz) eingefärbt. Auf diese Weise wird der Ertrag an Wärme, der durch die Sonnenstrahlung entsteht optimal und mit den größten Wirkungsgrad an das Wasser übertragen. Bei starker Sonnenstrahlung können hier selbst in unseren Breitengraden schon Temperatuten von über 120°C in den Kollektoren entstehen. Eine kontinuierliche Umwälzung und damit verbundene Wärmeabfuhr ist daher unerlässlich.
Themische Kollektoren unterscheiden sich auch in ihrer Bauform. Wir unterscheiden hier Flach-Kollektoren und Röhrenkollektoren.
Flachkollektoren haben, wie der Name schon andeuter eine flache, ebenen Oberfläche, die aus einer Glasplatte beseteht, unter der sich der eigentliche Kollektor befindet. Flach-Kollektoren können daher sowohl auf ein Dach montiert werden, als auch direkt als Dachfläche in die Dachkonstruktion eingebaut werden. Handelsübliche Flachkollektoren werden meist auf Rahmenkonstruktionen verschraubt und auf dem Dach, an Fassaden sowie auch direkt am Boden angebracht, je nachdem welche Voraussetzungen gegeben sind, bezüglich der Ausrichtung und der Verschattung durch Hindernisse. Flachkollektoren die in die Dachkonstruktion eingebaut werden, kann man eigentlich individuell an die Dachform anpassen und somit die Dachfläche optimal ausnutzen. Solche Kollektoren werden daher einzeln und nach den Anforderungen individuell gefertigt.
Flach-Kollektoren sind im Aufbau relativ einfach und bestehen aus mit Wasser durchströmten Rohren, die auf eine Wärmeleitende Grundplatte aufgebacht (meist direkt verlötet) sind. 
Darüber befindet sich eine Glasplatte, als Schutz gegen Beschädigung und Schmutz, die allerdings gut Strahlungsdurchlässig sein muss. Unterhalb der Wärmeleitplatte ist dann Isolier-Material angebracht, vor allem bei in die Dachfläche eingebuten Flach-Kollektoren.
Röhren-Kollektoren sind ganz anders aufgebaut. Hier werden einzelne Vakuum-Röhren, in denen sich jeweils ein Rohrstrang, mit aufgebrachtem Wärmeleitblech befindet in einem Wärmeübergabe-Block eingebracht. Auf diese Weise können mehrere einzelne Vakuum-Solar-Röhren zu einem größeren Kollektor zusammengesetzt werden und praktisch beliebig den Erfordernissen angepasst werden. Die einzelnen Vakuum-Röhren selbst bestehen aus einem geschlossenen länglichen Glaskörper, der luftleer ist. Dieses Vakuum stellt eine relativ gute Isolierung gegenüber der Umgebung dar und der Glaskörper schützt vor Beschädigungen und Schmutz. Ausserdem ist die Föhrenform sehr Formstabil und die Röhren können direkt vor Ort eingebaut werden. 
Wir unterscheiden hier 2 Arten von Vakuum-Kollektor-Röhren.
Zum einen die direkt durchströmte Röhre. Hier wird das Wasser direkt von einem Kaltwasser-Verteiler (Vorlauf) durch die Röhre geleitet und sammelt sich im Warmwasser-Sammler (Rücklauf). Diese Kollektor-Röhren haben einen besonders hohen Wirkungsgrad, da das Wasser direkt an den erwärmten Blechen vorbei fließt. Der Nachteil,ist allerdings, dass hier eine Druckdichte, aber Wasserdurchlässige Verbindung zwischen dem Verteilerblock und der Röhre existieren muss.
Die andere Variante nutzt in der Vakuum-Röhre ein eigenes flüssiges Wärme-Leit-Medium, das die Wärme mit Hilfe eines Wärmetauschers an das Wasser übergibt. Dieser Wärmetauscher ist im Prinzip ein gut Wärmeleitender Metallblock, durch den einerseits das Wärmeleit-Medium aus der Röhre strömt und andereseits vom Wasser aus dem Solar-Kreislauf umgeben ist. Das Wärme-Leit-Medium in der Röhre wird nur durch thermische Zirkulation umgewälzt und übergibt die Wärme mit dem Wärmetauscher-Block im Kollektor. Da in diesem Fall das Heizungswasser nicht durch die Vakuumröhre strömt, ist die Montage der Röhren im Kollektor unkritischer, als bei direkt durchstömten Röhren. Diese Variante wird oft auch als "HidePipe" bezeichnet.
Bei dieser Bauform sollten die Röhren möglichst steil verbaut werden, damit die thermische Zirkulation des flüssigen Wärmeträgermediums auch gut funktioniert.

Gennerell wird in dem Wasser-Kreislauf, der durch thermische Kollektoren fliesst, dem Wasser ein Frostschutzmittel beigemischt, damit ein Einfrieren der Wasserführenden Leitungen im Freien verhindert wird.