Prüfung eines Sonnenkollektors nach EN 12975-1,2:2006

PRÜFBERICHT: KTB Nr. 2007-34-k-e 

Prüfung eines Sonnenkollektors 

nach EN 12975-1,2:2006 

für: 

SOLution Solartechnik GmbH , Österreich 

Kollektorbezeichnung: 

Serie SOLroseECO 

Prüfingenieur: 

Dipl.-Ing. (FH) K.Kramer 

Ausstellungsdatum: 

04.Juli 2007 

Änderungsdatum: 

10. Februar 2010 

Adresse: 

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE 

Heidenhofstraße 2, D-79110 Freiburg 

Tel.: +49-761-4588-5354; Fax.: +49-761-4588-9354 

E-mail: pzts@ise.fraunhofer.de 

Internet: www.kollektortest.de 

Akkreditiert nach DIN EN ISO/IEC 17025:2005 

Registriernummer: 

DAP-PL-3926.00

Inhaltsverzeichnis 

1 Überblick über die Ergebnisse 4 

1.1 Vorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 

1.2 Ermittelte Leistungsparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 

1.3 Einstrahlwinkelkorrekturfaktor - IAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 

1.4 Druckverlust . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 

1.5 Wärmekapazität des Kollektors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 

1.6 Übersicht der Tests und Berechnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 

1.7 Gesamtergebnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 

2 Prüfstelle 6 

3 Auftraggeber, Vertreiber, Hersteller 6 

4 Überblick der Baugrößen der Serie 6 

5 Beschreibung der Komponenten 7 

5.1 Bautyp und Abdeckung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 

5.2 Spezifikationen des kleinsten Kollektors der Serie . . . . . . . . . . . . . . . 7 

5.3 Spezifikationen des größten Kollektors der Serie . . . . . . . . . . . . . . . 8 

5.4 Absorber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 

5.5 Wärmedämmung und Gehäuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 

5.6 Grenzwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 

5.7 Einbauweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 

5.8 Foto und Schnittzeichnung des Kollektors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 

6 Leistungsparameter des Kollektors 11 

6.1 Prüfverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 

6.2 Beschreibung der Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 

6.3 Leistungsparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 

6.4 Energieertrag pro Kollektormodul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 

7 Einstrahlwinkelkorrekturfaktor IAM 15 

8 Druckverlustmessung 16 

9 Wärmekapazität des Sonnenkollektors 17 

10 Innendruckprüfung des Absorbers 18 

KTB Nr. 2007-34-k-e: Kollektortest nach EN 12975-1,2 : 2006 

SOLution Solartechnik GmbH , SOLroseECO 

04.07.2007, Fraunhofer-ISE, Heidenhofstraße 2, D-79110 Freiburg 

Seite 2 von 32

11 Prüfung der Hochtemperaturbeständigkeit 18 

12 Expositionsprüfung 18 

13 Äußere Temperaturwechselprüfung (Außenschocktest) 19 

14 Prüfung auf eindringendes Regenwasser (Regentest) 19 

15 Prüfung der Frostbeständigkeit 19 

16 Innere Temperaturwechselprüfung (Innenschocktest) 20 

17 Innendruckprüfung des Absorbers (Wiederholungsprüfung) 20 

18 Mechanische Belastungprüfung 21 

18.1 Überdruckprüfung der Kollektorabdeckung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 

18.2 Unterdruckprüfung der Befestigung zwischen Abdeckung und Kollektorgehäuse 21 

18.3 Unterdruckprüfung der Kollektorbefestigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 

19 Maximale Stillstandtemperatur 22 

20 Endkontrolle 23 

21 Kollektoridentifikation/Dokumentation 23 

22 Prüfvorkommnisse und Betriebsverhalten des Kollektors 24 

23 Anmerkung zum Prüfbericht 24 

A Absorberzeichnung 25 

B Wirkungsgradkennlinie und Messdaten zur Leistungsbestimmung 26 

B.1 Messdaten der Wirkungsgradkennlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 

B.2 Wirkungsgradkurve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 

B.3 Wirkungsgradkurve für die ermittelten Koeffizienten und für eine angenommene 

Bestrahlungsstärke von 800 W/m 2 , bezogen auf die Aperturfläche 1,922 

m 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 

C Messdaten zur IAM-Bestimmung 29 

D Daten zur Expositionsprüfung 30 




Seite 3 von 32

1 Überblick über die Ergebnisse 

1.1 Vorbemerkung 

Die Prüfung nach EN 12975 wurde mit dem Ziel der Erlangung des 

SolarKeymark - Zertifikates nach den Regeln des SolarKeymark (Version 

8.00 vom Januar 2003) für die Serie der Kollektoren SOLrose20ECO , 

SOLrose23ECO, SOLrose25ECO der Firma SOLution Solartechnik GmbH 

durchgeführt. 

Alle relevanten Kollektorprüfungen wurden bestanden und die Kriterien für 

den Mindestertragsnachweis (Zertifikat über 525 kwh/m 2 a) für die 

deutsche Förderung erfüllt. Der Mindestertragsnachweis wurde für die 

Serie SOLroseECO erstellt. 

1.2 Ermittelte Leistungsparameter 

Die ermittelten Parameter beziehen sich auf die folgenden Flächen: 

Aperturfläche von 1,922 m 2 : Absorberfläche von 1,843 m 2 : 

η0a = 0.769 η0A = 0.802 

a1a = 3.847 W/m 2 K a1A = 4.012 W/m 2 K 

a2a = 0.0103 W/m 2 K 2 a2A = 0.0107 W/m 2 K 2 

1.3 Einstrahlwinkelkorrekturfaktor - IAM 

1.4 Druckverlust 

θ: 0 ◦ 10 ◦ 20 ◦ 30 ◦ 40 ◦ 50 ◦ 60 ◦ 70 ◦ 80 ◦ 90 ◦ 

Kθ: 1.00 1.00 1.00 0.99 0.98 0.95 0.88 0.75 0.49 0.00 

Tabelle 1: Gemessene (fett) und berechnete IAM-Daten für SOLrose20ECO 

Ermittelte Funktion des Druckverlustes in mbar; Massenstrom x in kg/h: 




∆p = 0.005 ∗ x + 1.187 ∗ 10 −5 ∗ x 2 

(1) 

Seite 4 von 32

1.5 Wärmekapazität des Kollektors 

Die effektive Wärmekapazität des Kollektors beträgt: 

10.81 kJ/K 

Die spezifische effektive Wärmekapazität pro Quadratmeter Kollektorfläche 

beträgt: 

5.63 kJ/K m 2 und gilt für die gesamte Serie. 

1.6 Übersicht der Tests und Berechnungen 

1.7 Gesamtergebnis 

Prüfung Datum Ergebnis 

Anlieferungsdatum: 07.08.06 

1. Innendruckprüfung des Absorbers 09.10.06 bestanden 

Hochtemperaturbeständigkeitsprüfung 23.08.06 bestanden 

Expositionsprüfung 08.08.06 - 

13.11.06 bestanden 

1. Äußere Temperaturwechselprüfung 01.03.06 bestanden 

2. Äußere Temperaturwechselprüfung 17.10.06 bestanden 

1. Innere Temperaturwechselprüfung 31.08.06 bestanden 

2. Innere Temperaturwechselprüfung 22.09.06 bestanden 

Prüfung auf eindringendes Regenwasser 01.03.06 bestanden 

Prüfung der Frostbeständigkeit nicht erforderlich 

2. Innendruckprüfung des Absorbers 17.10.06 bestanden 

Mechanische Belastungsprüfung 09.11.06 bestanden 

Stagnationstemperatur 234.0 ◦ C 

Endkontrolle 13.11.06 bestanden 

Ermittlung der Leistungsparameter 24.04. - 

04.05.06 durchgeführt 

Ermittlung des IAM 24.04. - 

04.05.06 durchgeführt 

Ermittlung der Wärmekapazität berechnet durchgeführt 

Der Kollektor hat alle Prüfungen bestanden. Während der Messung traten 

keine Besonderheiten auf. 




Seite 5 von 32

2 Prüfstelle 

Prüfzentrum für Thermische Solaranlagen (PZTS) des Fraunhofer ISE 

Heidenhofstraße 2, D-79110 Freiburg 

Tel.: +49-761-4588-5354; Fax.: +49-761-4588-9139 

E-mail: pzts@ise.fraunhofer.de 

Internet: http://www.kollektortest.de 

3 Auftraggeber, Vertreiber, Hersteller 

Vertreiber und Hersteller: SOLution Solartechnik GmbH 

Gewerbestr. 15 

A-4642 Sattledt 

Tel: +43(0) 7244 / 20 280 

Fax: +43(0) 7244 / 20 380 18 

E-mail: office@sol-ution.com 

4 Überblick der Baugrößen der Serie 

Gemäß den SolarKeymark Scheme Rules (Version 8.0 vom Januar 2003) können 

Kollektoren, die sich nur in ihrer Größe unterscheiden zu sogenannten Serien 

zusammengefasst werden. In einem solchen Fall wird am größten Kollektor der 

Serie eine Prüfung nach EN 12975 durchgeführt. Am kleinsten Kollektor der Serie 

ist nur eine Leistungsmessung durchzuführen. Auf Basis dieser Messungen ist 

dieser Serienbericht erstellt. 

Die SolarKeymark kann in einem solchen Fall für den Haupttyp und die 

Untertypen der Serie auf Basis diese Berichts vergeben werden. 

(HA) = Herstellerangabe 

Bezeichnung Prüf- Gesamt- Absorberkollektor 

fläche [m 2 ] fläche [m 2 ] 

SOLrose20ECO yes 2,026 1,843 (HA) 

SOLrose23ECO no 2.340 2.141 (HA) 

SOLrose25ECO yes 2.517 2.307 (HA) 




Seite 6 von 32

5 Beschreibung der Komponenten 

5.1 Bautyp und Abdeckung 

(HA): Herstellerangabe 

Typ: Flachkollektor, Harfenabsorber 

Werkstoff der Abdeckung: ESG Solarglas (HA) 

Anzahl der Abdeckungen: 1 

Transmission der Abdeckung: ≥ 90.8 % ± 2 % (HA) 

Dicke der Abdeckung: 4 mm (HA) 

3.2 mm (HA) 

5.2 Spezifikationen des kleinsten Kollektors der Serie 

Bezeichnung: SOLrose20ECO 

Seriennummer: 06/110021 

Baujahr: 2006 

Anzahl an Testkollektoren: 1 

Kollektor Referenznummer: 2 KT 50 14 032006 

Kollektorabmessungen 

Höhe, Breite, Tiefe: 1,732 m, 1,170 m, 0,084 m 

Bruttofläche: 1,732 m * 1,170 m = 2,026 m 2 

Aperturfläche: 1,693 m * 1,135 m = 1,922 m 2 

(Lichteinfallfläche) 

Absorberfläche: 1,668 m * 1,105 m = 1,843 m 2 (HA) 

Anzahl der Absorberrohre: 12 (HA) 

Gewicht leer: 36.2 kg 

Füllmenge: 1.5 l (HA) 

Wärmeträgermedium: Propylenglykol/Wasser (HA) 




Seite 7 von 32

5.3 Spezifikationen des größten Kollektors der Serie 

5.4 Absorber 

Bezeichnung: SOLrose25ECO 

Seriennummer: 0603 

Baujahr: 2006 

Anzahl an Testkollektoren: 1 

Kollektor Referenznummer: 2 KT 50 20 032006 

Kollektorabmessungen 

Höhe, Breite, Tiefe: 2.151 m, 1.170 m, 0.084 m (HA) 

Bruttofläche: 2.151 m * 1.170 m = 2.517 m 2 

Aperturfläche: 2.111 m * 1.133 m = 2.392 m 2 

(Lichteinfallfläche) 

Absorberfläche: 2.088 m * 1.105 m = 2.307 m 2 (HA) 

Anzahl der Absorberrohre: 12 (HA) 

Gewicht leer: 47 kg (HA) 

Füllmenge: 1.7 l (HA) 

Wärmeträgermedium: Propylenglykol/Wasser (HA) 

Werkstoff des Absorberlechs: Aluminium (HA) 

Dicke des Absorberblechs: 0.5 mm (HA) 

Oberflächenbehandlung: BlueTec; Eta plus (HA) 

Alanod; Mirrotherm (HA) 

Absorptionsgrad α: 94.0 % ± 2% (HA) 

Emissionsgrad ε: 5 % ± 2% (HA) 

Werkstoff der Absorberrohre: Kupfer (HA) 

Verschaltung der Absorberrohre: Doppelharfe (HA) 

Rohrdurchmesser: 8 mm (HA) 

Wandstärke: 0.5 mm (HA) 

Rohrabstand: 96 mm (HA) 

Material des Sammelkanals: Kupfer (HA) 

Rohrdurchmesser des 

Sammelkanals: 22 mm (HA) 

Wandstärke des Sammelkanals: 0.8 mm (HA) 

5.5 Wärmedämmung und Gehäuse 

Dicke der Wärmedämmung 

hinten: 40 mm (HA) 

Dicke der Wärmedämmung an 

den Seiten: nicht vorhanden 

Dämmstoff: Mineralwolle, schwarzes Glas-Vließ (HA) 

Gehäusewerkstoff: Seewasserbeständiges Aluminium (HA) 

Dichtungsmaterial: UV-beständiger Silikonkleber (HA) 




Seite 8 von 32

5.6 Grenzwerte 

5.7 Einbauweise 

Maximaler Betriebsdruck: 1000 kPa (HA) 

Nennbetriebsdruck: 400 kPa (HA) 

Maximale Betriebstemperatur: keine Angabe 

Maximale Stillstandtemperatur: 234.0 ◦ C 

Maximale Windlast: keine Angabe 

Empfohlener Anstellwinkel: 45 ◦ 

Nenndurchfluss: keine Angabe 

Flachdach - auf Dacheindeckung: ja (HA) 

Schrägdach - auf Dacheindeckung: ja (HA) 

Schrägdach - in Dacheindeckung: nein (HA) 

Freie Aufstellung ja (HA) 

Fassade: nein (HA) 




Seite 9 von 32

5.8 Foto und Schnittzeichnung des Kollektors 

Abbildung 1: Foto des Kollektors SOLrose20ECO 

Kleber Rahmenprofil 

Isolierung 

Flanschplatte 

Glas 

Bodenblech Isolierung 

Absorber 

Abbildung 2: Schnittzeichnung des Kollektors SOLrose20ECO 




Seite 10 von 32

6 Leistungsparameter des Kollektors 

6.1 Prüfverfahren 

Außenprüfstand mit Nachführeinrichtung (Tracker), 

quasistationäre Messung nach EN 12975-2:2006 Thermische Solaranlagen und 

ihre Bauteile-Kollektoren-Teil 2: Prüfverfahren 

6.2 Beschreibung der Berechnung 

Die funktionale Abhängigkeit des Wirkungsgrades von den meteorologischen und 

den systemtechnischen Betriebsgrößen kann durch folgende mathematische 

Beziehung dargestellt werden: 

mit: 

tm − ta (tm − ta) 

η (G,(tm−ta)) = η0 − a1a − a2a 

G 2 

G 

tm = te+tin 

2 

wobei: G = globale Bestrahlungsstärke (W/m 2 ) 

tin = Kollektor Eintrittstemperatur ( ◦ C) 

te = Kollektor Austrittstemperatur ( ◦ C) 

ta = Umgebungslufttemperatur ( ◦ C) 

Die Koeffizienten η0, a1a und a2a haben folgende Bedeutung: 

(2) 

(bezogen auf Aperturfläche) 

η0: Wirkungsgrad ohne thermische Verluste, d.h. bei mittlerer 

Wärmeträgertemperatur gleich Umgebungslufttemperatur, also 

tm = ta 

Die Koeffizienten a1a und a2a beschreiben den Wärmeverlust des 

Kollektors. Die auf die Aperturfläche bezogenen thermischen 

Gesamtverluste des Kollektores werden durch die folgende Gleichung 

beschrieben: 




a1a + a2a ∗ (tm − ta) 

Seite 11 von 32

6.3 Leistungsparameter 

Testmethode: Außenprüfstand mit Tracker 

quasistationäre Messung 

Breitengrad: 48.0 ◦ 

Längengrad: 7.8 ◦ 

Kollektoranstellwinkel: nachgeführt zwischen 35 ◦ und 55 ◦ 

Kollektorausrichtung: nachgeführt 

Mittlere Einstrahlung : 981 W/m 2 

Mittlere Windgeschwindigkeit: 3 m/s 

Mittlere Durchströmung: 141 kg/h 

Art des Wärmeträgers: Wasser 

Zeitpunkt der Messung: Mai 2006 

Ergebniss: Die ermittelten Parameter beziehen sich auf die folgenden 

Flächen 


η0a = 0.769 η0A = 0.802 

a1a = 3.847 W/m 2 K a1A = 4.012 W/m 2 K 

a2a = 0.0103 W/m 2 K 2 a2A = 0.0107 W/m 2 K 2 

Die Berechnung der Standardabweichung wurde gemäß ENV 13025 

(GUM) durchgeführt. Basierend auf dieser Berechnung beträgt die 

Unsicherheit der Wirkungsgradpunkte über den gesamten gemessenen 

Temperaturbereich weniger als 2%-Punkte (η0a = 0.769 +/- 0.02). 

Erfahrungsgemäß ist jedoch die Unsicherheit der Testanlagen nur in der 

Größenordnung von +/- 1%-Punkten. Die Standardabweichung der 

Wärmeverlustparameter, die sich aus der Regression der Fit-Kurve durch 

die Messpunkte ergibt, beträgt: 

a1a = 3.847 +/- 0.132 und a2a = 0.0103 +/- 0.0017 . 




Seite 12 von 32

6.4 Energieertrag pro Kollektormodul 

Power output per collector unit [W] 

2000 

1800 

1600 

1400 

1200 

1000 

800 

600 

400 

200 

0 

0 10 20 30 40 50 

tm-ta [K] 

60 70 80 90 100 

Abbildung 3: Energieertrag des Kollektormodul SOLrose20ECO , bezogen auf eine Einstrahlung 

von 1000 W/m 2 

Energieertrag des Kollektormoduls SOLrose20ECO [W]: 

tm − ta [K] 400 [W/m 2 ] 700 [W/m 2 ] 1000 [W/m 2 ] 

10 515 959 1402 

30 352 795 1238 

50 172 615 1059 




Seite 13 von 32

Gelieferte Energie pro Kollektormodul [W] 

2000 

1800 

1600 

1400 

1200 

1000 

800 

600 

400 

200 

0 

0 10 20 30 40 50 

tm-ta [K] 

60 70 80 90 100 

Abbildung 4: Energieertrag pro Kollektormodul SOLrose25ECO bezogen auf eine Einstrahlung 

von 1000 W/m 2 

Energieertrag des Kollektormoduls SOLrose25ECO [W]: 

tm − ta [K] 400 [W/m 2 ] 700 [W/m 2 ] 1000 [W/m 2 ] 

10 641 1193 1745 

30 438 989 1541 

50 214 766 1318 

Der Energieertrag pro Kollektormodul kann für jedes Modul dieser Serie 

folgendermaßen berechnet werden: 

mit: 

P = Pref ∗ Aa 

Aa,ref 

P = zu berechnender Kollektorertrag 

Pref = Kollektorertrag des Referenzkollektors SOLrose20ECO 

Aa = Aperturfläche des zu berechnenden Kollektors der Serie 

Aa,ref = Aperturfläche des Referenzkollektors SOLrose20ECO 




Seite 14 von 32

7 Einstrahlwinkelkorrekturfaktor IAM 

Der Einstrahlwinkelkorrekturfaktor (eng. Incidence Angle Modifier, IAM) ist ein 

Korrekturfaktor, der die Abhängigkeit des Leistungsverhaltens eines Kollektors 

vom Einfallswinkel der Strahlung ausdrückt. 

Für Flachkollektoren wird der IAM als punktsymmetrisch angenommen. Das 

bedeutet, es ergibt sich nur eine Abhängigkeit (Kθ) des Leistungsverhaltens vom 

Winkel zwischen der einfallenden Strahlung und der Normalen zur Kollektorebene. 

Testmethode: Außenprüfstand mit Tracker 

quasistationär 

Breitengrad: 48.0 ◦ 

Längengrad: 7.8 ◦ 

Kollektoranstellwinkel: nachgeführt 

Kollektorausrichtung: nachgeführt 

Laut EN 12975 ist die Messung aus einer Richtung durchzuführen. Als 

Stützstellen für den IAM-Verlauf wurden die Winkel θ = 0 ◦ und θ = 50 ◦ gemessen 

(siehe dazu Tabelle 2). Die Messung erfolgte aus Osten und Westen. 

θ: 0 ◦ 10 ◦ 20 ◦ 30 ◦ 40 ◦ 50 ◦ 60 ◦ 70 ◦ 80 ◦ 90 ◦ 

Kθ: 1.00 1.00 1.00 0.99 0.98 0.95 0.88 0.75 0.49 0.00 

Tabelle 2: Gemessene (fett) und berechnete IAM-Daten für SOLrose20ECO 

Der IAM wurde für den Winkel θ = 50 ◦ gemessen. Alle anderen Winkel zur 

Bestimmung des IAM, wie sie in Tabelle 2 angegeben sind wurden nach 

Ambrosetti 1 (Gleichung 3) berechnet. 

Kθ = 1 − [tan θ 1 

] r (3) 

2 

1 P.Ambrosetti. Das neue Bruttowärmeertragsmodell für verglaste Sonnenkollektoren, Teil 

1 Grundlagen. EIR, Wurenlingen 1983 




Seite 15 von 32

8 Druckverlustmessung 

Druckverlust Δp [mbar] 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

Die Druckverlustmessung wurden mit Wasser als Fluid durchgeführt. Die 

Eintrittstemperatur des Wassers betrug bei den Messungen 20 ◦ C. Die Messung 

wurde bis zu einem Massenstrom von 969 kg/h durchgeführt. Der Grund für die 

vergleichsweise hohe Zahl an Messpunkten im unteren Massenstrombereich liegt 

an den Vorgaben von EN 12975-2:2006. Dazu sind fünf Messungen bei 

Massenströmen im Bereich von 18 kg/h m 2 bis 108 kg/h m 2 notwendig. Die 

ergänzenden Messungen bei höheren Massenströmen bewirken eine höherer 

Genauigkeit der Parameter und entsprechen Durchflüssen von Kollektorfeldern. 

0 

0 100 200 300 400 500 600 700 

Massenstrom [kg/h] 

Abbildung 5: Druckverlust des Kollektors 




Seite 16 von 32

Der Druckverlust ∆p in mbar kann durch folgende Funktion des Massenstroms x 

in kg/h angenähert werden: 

Beispielwerte der Regression: 

9 Wärmekapazität des Sonnenkollektors 

∆p = 0.005 ∗ x + 1.187 ∗ 10 −5 ∗ x 2 

Massenstrom Druckverlust ∆p 

[kg/h] [mbar] 

0 0.0 

100 3.4 

200 10.2 

300 20.4 

400 34.0 

500 51.0 

600 71.4 

700 95.2 

800 122.4 

900 153.0 

Tabelle 3: Beispielwerte für ∆p 

Die Wärmekapazität des Sonnenkollektors wurde nach Kapitel 6.1.6.2 von 

EN 12975-2:2006 berechnet. Als Wärmeträgermedium wurde ein 

Wasser/Glykolgemisch im Verhältnis von 2/1 bei 50 ◦ C zugrundegelegt. 

Die Kollektorkapazität beträgt: 

10.81 kJ/K 

Die flächenbezogene Kollektorkapazität pro Quadratmeter ist somit und gilt 

für die gesamte Serie: 

5.63 kJ/K m 2 




Seite 17 von 32

10 Innendruckprüfung des Absorbers 

Max. Betriebsdruck: 1000 kPa 

Prüftemperatur: 21.2 ◦ C 

Prüfdruck: 1500 kPa (1,5-facher max. Druck) 

Prüfzeitdauer: 15 min 

Ergebnis: 

Während und nach dem Test konnten keine Undichtheiten, 

Ausbauchungen, Verbiegungen oder sonstige Schäden festgestellt werden. 

11 Prüfung der Hochtemperaturbeständigkeit 

12 Expositionsprüfung 

Testmethode: Außenprüfung 

Kollektoranstellwinkel: 45 ◦ 

Mittlere Einstrahlung: 1015 W/m 2 

Mittlere Umgebungstemperatur: 23.5 ◦ C 

Mittlere Windgeschwindigkeit: < 0,5 m/s 

Mittlere Absorbertemperatur: 230.6 ◦ C 

Dauer der Prüfung: 1 h 

Ergebnis: 

Am Kollektor konnten keine besonderen Alterungserscheinungen, 

Verwerfungen, Ausgasungen oder unzulässige Formänderungen 

festgestellt werden. 

Der Kollektoranstellwinkel war 45 ◦ , die Kollektorausrichtung Süden. 

Anhang D zeigt die Daten aller Testtage der Expositionsprüfung. 

Ergebnis: 

Die Anzahl der Testtage, an denen die Einstrahlungssumme größer 

14 MJ/m 2 d gemessen wurde, waren 50 Tage. 

Die Summe der Zeitabschnitte, bei denen die Einstrahlung G höher als 

850 W/m 2 und die Umgebungstemperatur ta über 10 ◦ C lag, waren 

112.5 Stunden. 

Die Bewertung der Expositonsprüfung findet in Kapitel 20 "Endkontrolle" 

statt. 




Seite 18 von 32

13 Äußere Temperaturwechselprüfung (Außenschocktest) 

Prüfbedingungen 1. Test 2. Test 

Außenprüfung: ja ja 

Prüfung kombiniert mit Expositionsprüfung: ja ja 

Prüfung kombiniert mit 

Hochtemerpaturbeständigkeitsprüfung: nein nein 

Neigungswinkel des Kollektors: 45 ◦ 45 ◦ 

Mittlere Bestrahlungsstärke während der Prüfung: 1010 W/m 2 924 W/m 2 

Mittlere Umgebungstemperatur während der Prüfung: 22.2 ◦ C 15.6 ◦ C 

Zeitdauer, während der vor dem äußeren 

Temperaturwechsel stationäre Bedingungen 

eingehalten wurden: 1 h 1 h 

Volumendurchfluss des Sprühwassers: 0,05 l/m 2 s 0,05 l/m 2 s 

Temperatur des Sprühwassers: 16.8 ◦ C 17.6 ◦ C 

Sprühdauer: 15 min 15 min 

Absorbertemperatur unmittelbar vor dem Besprühen: 194.5 ◦ C 204.1 ◦ C 

Ergebnis: 

Während oder nach den Prüfungen konnten keinerlei Risse Verdrehungen, 

Kondensation oder eindringendes Regenwasser festgestellt werden. 

14 Prüfung auf eindringendes Regenwasser (Regentest) 

Kollektor befestigt auf: offenem Rahmen 

Zum Warmhalten des Absorbers Exposition des Kollektors 

angewendetes Verfahren: unter Sonnenstrahlung 

Volumendurchfluss des Sprühwassers: 0,05 l/m 2 s 

Sprühdauer: 4 h 

Ergebnis: 

Während oder nach den Prüfungen konnten keinerlei Kondensation oder 

eindringendes Regenwasser festgestellt werden. 

15 Prüfung der Frostbeständigkeit 

Die Prüfung der Frostbeständigkeit ist nicht erforderlich, da der Hersteller 

den Einsatz des Kollektors mit einem Frostschutzmittel empfiehlt. 




Seite 19 von 32

16 Innere Temperaturwechselprüfung (Innenschocktest) 

Prüfbedingungen 1. Test 2. Test 

Außenprüfung: ja ja 

Prüfung kombiniert mit Expositionsprüfung: ja ja 

Prüfung kombiniert mit 

Hochtemerpaturbeständigkeitsprüfung: nein nein 

Neigungswinkel des Kollektors: 45 ◦ 45 ◦ 

Mittlere Bestrahlungsstärke während der Prüfung: 888 W/m 2 950 W/m 2 

Mittlere Umgebungstemperatur während der 

Prüfung: 22.0 ◦ C 25.2 ◦ C 

Zeitdauer, während der vor dem inneren 

Temperaturwechsel stationäre Bedingungen 

eingehalten wurden: 1 h 1 h 

Massendurchfluss des Wärmeträgerfluids: 0,02 kg/m 2 s 0,02 kg/m 2 s 

Temperatur des Wärmeträgerfluids: 20.4 ◦ C 23.0 ◦ C 

Strömungsdauer des Wärmeträgerfluids: 5 min 5 min 

Absorbertemperatur unmittelbar vor dem Durchfluss 

des Wärmeträgerfluids: 176.7 ◦ C 180.0 ◦ C 

Ergebnis: 

Während oder nach den Prüfungen konnte keinerlei Rissbildung, 

Verdrehung oder Verformung festgestellt werden. 

17 Innendruckprüfung des Absorbers (Wiederholungsprüfung) 

Max. Betriebsdruck: 1000 kPa 

Prüftemperatur: 17.3 ◦ C 

Prüfdruck: 1500 kPa (1,5-facher max. Druck) 

Prüfzeitdauer: 15 min 

Ergebnis: 

Während und nach dem Test konnten keine Undichtheiten, 

Ausbauchungen, Verbiegungen oder sonstige Schäden festgestellt werden. 




Seite 20 von 32

18 Mechanische Belastungprüfung 

18.1 Überdruckprüfung der Kollektorabdeckung 

Der Druck (entsprechend einer positiven Druckbelastung durch Schnee 

oder Wind) wurde in Schritten von 250 Pa bis zur maximalen 

Druckbelastung gesteigert. 

Verfahren zur Druckübertragung: Stößel 

Maximale Druckbelastung: 1000 Pa 

Ergebnis: 

Nach Beendigung der Prüfung konnten keinerlei Schäden an der 

Kollektorabdeckung festgestellt werden. 

18.2 Unterdruckprüfung der Befestigung zwischen Abdeckung und 

Kollektorgehäuse 

Der negative Druck (entsprechend einer durch Wind hervorgerufenen 

Saugwirkung) wurde in Schritten von 250 Pa bis zur maximalen 


Verfahren zur Druckübertragung: Saugnäpfe 

Maximale Druckbeaufschlagung: 1000 Pa 

Ergebnis: 

Nach Beendigung der Prüfung konnten keinerlei Schäden an der 

Kollektorabdeckung oder der Abdeckungsbefestigung festgestellt werden. 

18.3 Unterdruckprüfung der Kollektorbefestigung 

Der negative Druck (entsprechend einer durch Wind hervorgerufenen 

Saugwirkung) wurde in Schritten von 250 Pa bis zur maximalen 


Verfahren zur Druckübertragung: Saugnäpfe 

Maximale Druckbeaufschlagung: 1000 Pa 

Ergebnis: 

Nach Beendigung der Prüfung konnten keinerlei Schäden an den 

Kollektorbefestigungselementen oder den Befestigungspunkten festgestellt 

werden. 




Seite 21 von 32

19 Maximale Stillstandtemperatur 

Die maximale Stillstandtemperatur wurde im Außenverfahren bestimmt. 

Dabei wurde der Kollektor gemäß EN 12975-2 unbefüllt einer Einstrahlung 

von 1000 W/m 2 ausgesetzt. Die gemessenen Daten sind in der folgenden 

Tabelle dargestellt. Zur Bestimmung der maximalen Stillstandstemperatur, 

für die Randbedingungen von einer Einstrahlung von 1000 W/m 2 und einer 

Umgebungstemperatur von 30 ◦ C, gilt folgende Formel: 

ts = tas + Gs 

Gm 

ts: Maximale Stillstandstemperatur 

tas: 30 ◦ C 

Gs: 1000 W/m 2 

Gm: Einstrahlung in Kollektorebene 

tsm: Absorbertemperatur 

tam: Umgebungstemperatur 

Messung Einstrahlung Umgebungs- Absorbertemperatur 

temperatur 

[W/m 2 ] [ ◦ C] [ ◦ C] 

1 959 27.3 232.0 

2 933 27.3 239.8 

3 965 28.3 216.4 

4 959 28.6 214.1 

5 1033 20.1 227.8 

6 1052 20.3 223.7 

Die resultierende maximale Stillstandstemperatur ist: 




234.0 ◦ C 

∗ (tsm − tam) (4) 

Seite 22 von 32

20 Endkontrolle 

Die folgende Tabelle gibt Informationen über die Beobachtungen während 

der Endkontrolle. 

Kollektorbauteil Mögliches Problem Bewertung 

Kollektorgehäuse/ Rissbildung/Verwerfung/Korrosion/ 

Befestigungsteile eindringendes Regenwasser 0 

Montageelemente/Tragwerk Festigkeit/Sicherheit 0 

Verschlüsse/Dichtungen Rissbildung/Haftung/Elastizität 0 

Abdeckung/Reflektor Rissbildung/Haarrisse/Ausbeulen 0 

Absorberummantelung Rissbildung/Haarrisse/Blasenbildung 0 

Absorberrohre und Kopfstücke 

Verformung/Korrosion/Undichtheit/sich 

lösende Verbindung 

Absorberbefestigung Verformung/Korrosion 0 

Wärmedämmung Wasseraufnahme/Ausgasen/Abtragung 0 

0: kein Problem 

1: geringes Problem 

2: schweres Problem 

x: Überprüfung zur Einstellung der Bedingungen war nicht möglich 

21 Kollektoridentifikation/Dokumentation 

Zur Prüfung lagen alle notwendigen Dokumente nach 

EN 12975-1 Kapitel 7 vor (Details siehe Auflistung). 

◦ Zeichnungssatz und Datenblatt 

◦ Kollektortypenschild 

◦ Installationsanleitung 

◦ Materialliste 




0 

Seite 23 von 32

22 Prüfvorkommnisse und Betriebsverhalten des Kollektors 

Die Messungen wurden von April bis Mai 2006 durchgeführt. 

Keine besonderen Vorkommnisse während den Messungen. 

23 Anmerkung zum Prüfbericht 

Die im Prüfbericht dargestellten Prüfergebnisse beziehen sich auf den 

Testkollektor. Eine auszugsweise Vervielfältigung oder Kopie des 

Prüfberichts ist nicht gestattet. 

Prüfbericht: KTB Nr. 2007-34-k-e 

Freiburg, 10. Februar 2010 

Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE 

Dipl.-Ing. (FH) K. Kramer Dipl.-Ing. (FH) S. Mehnert 

Director of PZTS Deputy Director of PZTS 




Seite 24 von 32

A Absorberzeichnung 

Abbildung 6: Zeichnung des Absorber Layouts zu SOLrose20ECO 




Seite 25 von 32

B Wirkungsgradkennlinie und Messdaten zur Leistungsbestimmung 

B.1 Messdaten der Wirkungsgradkennlinie 

G Gd/G m tin te te − tin tm ta tm − ta (tm − ta)/G ηa 

[W/m 2 ] [-] [kg/h] [ ◦ C] [ ◦ C] [K] [ ◦ C] [ ◦ C] [K] [K m 2 /W] [-] 

1017 0.15 139.4 16.48 25.77 9.29 21.12 22.76 -1.63 -0.0016 0.770 

1008 0.15 139.4 16.50 25.76 9.26 21.13 22.27 -1.14 -0.0011 0.774 

1004 0.15 139.3 16.50 25.72 9.21 21.11 22.64 -1.53 -0.0015 0.773 

999 0.14 139.4 16.52 25.70 9.18 21.11 22.57 -1.46 -0.0015 0.775 

987 0.21 139.9 39.89 47.84 7.96 43.87 22.24 21.63 0.0219 0.681 

989 0.21 139.9 39.90 47.91 8.00 43.90 22.17 21.74 0.0220 0.684 

1005 0.22 139.9 39.91 48.06 8.15 43.99 22.60 21.38 0.0213 0.685 

970 0.24 139.8 39.95 47.86 7.92 43.90 22.89 21.01 0.0217 0.689 

985 0.22 139.7 40.18 48.30 8.13 44.24 26.72 17.52 0.0178 0.696 

959 0.23 139.7 40.15 48.10 7.95 44.13 26.15 17.98 0.0187 0.699 

985 0.21 143.7 63.24 69.63 6.39 66.44 20.47 45.96 0.0467 0.564 

1016 0.19 143.8 63.29 69.92 6.63 66.60 20.93 45.67 0.0449 0.567 

1022 0.18 143.7 63.28 70.04 6.76 66.66 20.39 46.27 0.0453 0.575 

979 0.23 143.6 63.28 69.66 6.37 66.47 21.83 44.64 0.0456 0.566 

953 0.26 143.6 63.25 69.49 6.24 66.37 21.29 45.08 0.0473 0.569 

1019 0.21 143.5 63.33 70.12 6.80 66.73 22.91 43.82 0.0430 0.579 

926 0.25 139.1 91.06 95.61 4.55 93.34 21.47 71.86 0.0776 0.416 

919 0.23 139.2 91.33 95.88 4.55 93.61 23.29 70.32 0.0765 0.419 

986 0.23 139.2 91.35 96.52 5.17 93.93 23.87 70.06 0.0711 0.443 

939 0.23 139.2 91.32 96.16 4.84 93.74 23.76 69.98 0.0745 0.436 

953 0.23 139.0 91.32 96.25 4.93 93.78 23.91 69.87 0.0733 0.437 

969 0.23 139.0 91.41 96.53 5.11 93.97 25.79 68.18 0.0703 0.446 

Tabelle 4: Daten der am Außenprüfstand ermittelten Wirkungsgradpunkte 




Seite 26 von 32

B.2 Wirkungsgradkurve 

Wirkungsgrad η (bezogen auf Aperturflaeche) 

1 

0.9 

0.8 

0.7 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0 

-0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 

Δt/G [K*m 2 /W] 

Abbildung 7: Wirkungsgradkurve mit den Messpunkten, bezogen auf die Aperturfläche 1,922 

m 2 



η0a = 0.769 η0A = 0.802 

a1a = 3.847 W/m 2 K a1A = 4.012 W/m 2 K 

a2a = 0.0103 W/m 2 K 2 a2A = 0.0107 W/m 2 K 2 




Seite 27 von 32

B.3 Wirkungsgradkurve für die ermittelten Koeffizienten und für eine angenommene 

Bestrahlungsstärke von 800 W/m 2 , bezogen auf die Aperturfläche 1,922 m 2 

Wirkungsgrad η (bezogen auf Aperturflaeche) 

1 

0.9 

0.8 

0.7 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0 

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 

Δt/G [K*m 2 /W] 

Abbildung 8: Wirkungsgradkurve normiert auf 800 W/m 2 , bezogen auf die Aperturfläche 

1,922 m 2 

Ergebnis: 


Aperturfläche: Absorberfläche: 

η0.05a = 0.556 η0.05A = 0.580 

η0.05Ap gibt den auf die Aperturfläche bezogenen Wirkungsgrad des 

Kollektors bei beispielsweise folgenden Bedingungen an: 

einer Einstrahlung von 800 W/m 2 , 

einer Umgebungslufttemperatur von 20 ◦ C und 

einer mittleren Kollektorbetriebstemperatur von 60 ◦ C. 




Seite 28 von 32

C Messdaten zur IAM-Bestimmung 

Tabelle 5 zeigt die ermittelten Wirkungsgradpunkte des Einstrahlwinkelkorrekturfaktor 

IAM (Außenprüfung, nachgeführt). Zur Bestimmung des 

IAM wurden die bestimmten Wirkungsgrade (letzte Spalte) mit den 

Verlustkoeffizienten des Kollektors a1a = 3.847 W/m 2 K und a2a = 0.0103 

W/m 2 K 2 auf (tm − ta)/G = 0 extrapoliert. Dies ist notwendig, um Einflüsse, 

die durch die Betriebstemperatur entstehen (Wirkungsgradkennlinie), 

auszuschließen. Die Messung erfolgte aus Osten und Westen. 

G Gd/G m tin te te − tin tm ta tm − ta (tm − ta)/G ηa 

[W/m 2 ] [-] [kg/h] [ ◦ C] [ ◦ C] [K] [ ◦ C] [ ◦ C] [K] [Km 2 /W] [-] 

0 ◦ 

1017 0.15 139.4 16.48 25.77 9.29 21.12 22.76 -1.63 -0.0016 0.770 

1008 0.15 139.4 16.50 25.76 9.26 21.13 22.27 -1.14 -0.0011 0.774 

1004 0.15 139.3 16.50 25.72 9.21 21.11 22.64 -1.53 -0.0015 0.773 

999 0.14 139.4 16.52 25.70 9.18 21.11 22.57 -1.46 -0.0015 0.775 

50 ◦ West 

571 0.18 139.4 16.51 21.60 5.09 19.05 23.71 -4.66 -0.0082 0.752 

538 0.17 139.4 16.51 21.34 4.83 18.92 23.24 -4.32 -0.0080 0.756 

661 0.24 141.6 16.59 22.28 5.70 19.43 23.97 -4.53 -0.0069 0.738 

595 0.24 141.6 16.62 21.79 5.17 19.21 24.04 -4.84 -0.0081 0.744 

605 0.23 141.6 16.63 21.93 5.30 19.28 24.25 -4.97 -0.0082 0.749 

50 ◦ Ost 

531 0.22 134.1 12.35 17.26 4.92 14.80 17.62 -2.81 -0.0053 0.752 

588 0.22 134.1 12.34 17.77 5.43 15.05 17.94 -2.89 -0.0049 0.750 

588 0.23 134.1 12.36 17.87 5.51 15.11 18.20 -3.08 -0.0052 0.761 

593 0.25 134.2 12.37 17.89 5.52 15.13 18.37 -3.24 -0.0055 0.756 

580 0.26 134.2 12.38 17.83 5.45 15.11 19.03 -3.92 -0.0068 0.763 

551 0.28 134.1 12.40 17.57 5.18 14.99 19.54 -4.55 -0.0083 0.763 

Tabelle 5: Messdaten der Leistungspunkte zur IAM Bestimmung 




Seite 29 von 32

D Daten zur Expositionsprüfung 

H: Tägliche Einstrahlungssumme 

gueltiger Abschnitt: Abschnitt, wenn die Einstrahlung G höher als 850 W/m 2 und 

die Umgebungslufttemperatur ta höher als 10 ◦ C war 

ta: Umgebungslufttemperatur 

Regen: Tägliche Regenmenge [mm] 

Datum H gueltiger Abschnitt ta Regen 

[MJ/m 2 ] [h] [ ◦ C] [mm] 

20060808 15.5 0.6 18.0 1 

20060809 22.7 2.7 18.3 4 

20060810 12.2 0.7 16.0 12 

20060811 4.6 0.0 13.7 9 

20060812 16.3 1.8 14.2 8 

20060813 5.8 0.0 13.1 12 

20060814 6.1 0.0 13.8 20 

20060815 25.1 4.1 19.3 6 

20060816 17.6 2.0 19.0 4 

20060817 10.8 0.2 20.2 15 

20060818 25.0 4.4 20.2 1 

20060819 20.6 2.9 20.7 1 

20060820 18.3 1.6 18.7 2 

20060821 12.4 0.5 18.6 4 

20060822 18.6 2.3 18.0 0 

20060823 26.7 4.1 18.5 0 

20060824 16.1 1.7 17.8 2 

20060825 13.3 1.4 17.6 5 

20060826 14.5 1.1 16.2 6 

20060827 11.1 1.0 16.2 8 

20060828 2.4 0.0 14.6 14 

20060829 5.8 0.0 12.7 6 

20060830 11.0 1.0 12.7 10 

20060831 26.7 4.0 16.5 0 

20060901 26.6 4.0 18.4 0 

20060902 15.3 1.5 21.1 0 

20060903 7.3 0.3 22.0 0 

20060904 16.1 1.1 24.2 0 

20060905 25.2 3.8 22.8 0 

20060906 14.1 1.0 20.8 0 

20060907 20.9 3.1 21.8 12 

20060908 27.0 4.3 16.8 0 

20060909 26.6 4.0 16.7 0 

20060910 16.6 0.6 20.3 1 

20060911 19.5 0.5 22.2 1 

20060912 20.4 2.4 21.9 0 

Fortsetzung; siehe folgende Seite. 




Seite 30 von 32


[MJ/m 2 ] [h] [ ◦ C] [mm] 

20060913 24.1 3.1 21.6 0 

20060914 8.4 0.0 19.5 0 

20060915 3.0 0.0 16.8 0 

20060916 9.0 0.2 17.4 0 

20060917 1.1 0.0 16.3 35 

20060918 2.2 0.0 15.8 28 

20060919 12.2 1.3 17.9 0 

20060920 23.4 3.0 18.2 0 

20060921 24.8 3.6 19.2 0 

20060922 23.1 3.3 19.6 0 

20060923 19.4 0.6 20.0 0 

20060924 15.3 0.6 19.9 0 

20060925 1.4 0.0 14.8 0 

20060926 5.9 0.2 14.5 0 

20060927 14.5 0.6 15.6 0 

20060928 17.2 1.6 15.4 0 

20060929 21.3 2.7 18.1 42 

20060930 14.8 1.8 18.2 0 

20061001 3.5 0.0 17.3 0 

20061002 7.3 0.0 18.1 0 

20061003 1.3 0.0 15.0 0 

20061004 9.3 0.1 12.7 0 

20061005 23.1 4.0 13.6 35 

20061006 8.6 0.5 15.8 0 

20061007 12.1 1.2 14.6 0 

20061008 23.7 2.8 12.3 0 

20061009 21.7 2.3 14.6 10 

20061010 16.7 0.3 14.8 1 

20061011 14.1 0.1 14.7 0 

20061012 19.3 0.8 16.5 0 

20061013 12.1 0.2 14.1 0 

20061014 2.2 0.0 12.8 0 

20061015 10.0 0.1 12.0 0 

20061016 2.7 0.0 8.5 0 

20061017 19.1 2.9 10.6 0 

20061018 8.7 0.0 12.2 0 

Fortsetzung; siehe folgende Seite. 




Seite 31 von 32


[MJ/m 2 ] [h] [ ◦ C] [mm] 

20061019 7.9 0.1 13.8 1 

20061020 16.2 2.8 16.4 0 

20061021 9.9 0.6 16.3 0 

20061022 19.1 0.4 17.8 5 

20061023 1.9 0.0 16.5 22 

20061024 11.3 0.4 16.4 0 

20061025 7.9 0.0 12.1 0 

20061026 20.0 1.6 16.8 0 

20061027 3.5 0.0 19.7 0 

20061028 7.0 0.3 16.2 0 

20061029 1.3 0.0 15.4 5 

20061030 16.2 1.6 11.2 0 

20061031 8.3 0.1 12.7 2 

20061101 10.7 0.8 9.6 0 

20061102 20.3 0.0 4.2 0 

20061103 10.1 0.0 3.7 0 

20061104 14.9 0.1 5.0 0 

20061105 9.2 0.0 4.1 0 

20061106 16.6 0.2 5.2 0 

20061107 17.4 0.8 5.3 0 

20061108 3.4 0.0 12.5 0 

20061109 1.9 0.0 12.7 1 

20061110 16.8 0.1 6.1 0 

20061111 1.0 0.0 8.0 5 

20061112 5.1 0.0 8.8 5 

20061113 2.3 0.0 9.1 1 




Seite 32 von 32

Prüfung eines Sonnenkollektors nach EN 12975-1,2:2006

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

Template löschen?

Als Template speichern?