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Installation solarthermischer

Vakuumröhren-Sonnenkollektoren, Vorteile und Funktionsweise

Vakuumröhren-Sonnenkollektoren, Vorteile und Funktionsweise

Ein Vakuumröhren-Solarkollektor ist eine Art solarthermischer Kollektor, der Flachkollektoren verbessert. Solarkollektoren zielen darauf ab, Sonnenstrahlung in thermische Energie umzuwandeln, wodurch Wärmeverluste reduziert werden.

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Der Vakuumröhren-Sonnenkollektor besteht aus einem Satz zylindrischer Röhren. Die Röhren bestehen aus einem selektiven Absorber auf einem reflektierenden Sitz und sind von einem transparenten Glaszylinder umgeben.

Zwischen dem transparenten Außenrohr und dem inneren Absorber, der als diathermische Wand wirkt, wurde ein Vakuum erzeugt. Der interne Absorber besteht aus einem Kupfer-Wärmerohr, das eine verdampfte Flüssigkeit enthält. Diese Eigenschaft ermöglicht es der Wärmeträgerflüssigkeit, Temperaturen von über 100º zu erreichen.

Vakuumröhren-Solarkollektoren sind häufig in Solarwarmwasserbereitern zu finden. Dadurch kann die solare Warmwasserbereitung zur Gewinnung von Brauchwarmwasser (TWW) genutzt werden, um Heizungsanlagen, Schwimmbadheizungen etc. mit erwärmtem Wasser zu versorgen.

Vakuumröhren-Sonnenkollektor funktioniert

Bei Solar-Vakuumröhrenkollektoren wird die Isolierwirkung durch ein Vakuum in einer Glasröhre oder dem Zwischenraum zweier konzentrischer Glasröhren erreicht.

Schema eines Vakuumröhren-SonnenkollektorsVakuumröhren-Sonnenkollektor absorbiert einen Teil der Sonnenstrahlung, die auf die äußere Glasröhre trifft. Die Strahlung durchquert den Vakuumraum zwischen Außen- und Innenrohr ohne Energieverlust. Schließlich erwärmt die Sonnenstrahlung das Arbeitsmedium im Inneren des Innenrohrs und verdampft es. 

Der erhitzte Dampf gelangt zum Kondensator und überträgt seine Wärmeenergie über den Verteiler auf das Solararbeitsmedium. Folglich kondensiert der Dampf, nachdem er an Temperatur verloren hat, und kehrt in die der Sonne ausgesetzte Zone zurück.

Eine Pumpe lässt das Solar-Arbeitsmedium durch den Kreislauf fließen. Das Fluid tritt mit einer niedrigen Temperatur in den Verteiler ein, um seine Temperatur zu erhöhen, wenn es entlang des Verteilers strömt.

Vorteile von Vakuumröhrenkollektoren

Im Folgenden werden die Vorteile von Vakuumröhrenkollektoren gegenüber Flachkollektoren erläutert.

  • Vakuumröhrenkollektoren sind billiger als Flachkollektoren. Heutzutage hat sich der Preis aufgrund der wachsenden Nachfrage, Erfahrung und neuen Rohrherstellungstechnologien verbessert.

  • Wärme und Licht werden genutzt, indem die Sonnenstrahlen von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang absorbiert werden. Im Gegensatz dazu sind Flachkollektoren nur mittags auf Höchstleistung. Daher sind sie weniger effizient und benötigen eine größere Oberfläche, um die gleiche Energiemenge zu erzeugen.

  • Es ist langlebiger und zuverlässiger, da das Vakuum den Kollektor vor Korrosion schützt und keine Kondensation aufweist.

  • Das Vakuum eliminiert Leitungs- und Konvektionsenergieübertragungsverluste.

  • Sie sind aufgrund ihres leichten und modularen Aufbaus einfach zu installieren.

  • Die Reparaturkosten sind geringer, da die Röhren im Falle eines Bruchs einzeln ersetzt werden.

  • Durch die runde Form der Röhren werden die Sonnenstrahlen besonders bei Sonnenauf- und -untergang effektiver eingefangen.

  • Der Wind kann frei zwischen den Röhren zirkulieren, was diese Kollektoren aufgrund der runden Form und der Trennung zwischen ihnen widerstandsfähiger gegen Stürme macht. Außerdem sammelt sich der Schnee nicht so stark an wie bei Flachkollektoren. Außerdem sind sie sauberer, da sie weniger Staub und Schmutz abbekommen.

Arten von Vakuumröhren-Solarkollektoren

Derzeit gibt es zwei Arten von Vakuumröhren-Solarkollektoren. Sie haben ziemlich unterschiedliche Techniken in Bezug auf die Wärmeübertragung von der Vakuumröhre zum Primärkreislauf:

1. Direkt durchströmte Vakuumröhrenkollektoren

Direkt durchströmte Vakuum-Solarkollektoren haben einen zentralen Wärmekollektor aus dem Primärkreislauf im oberen Teil der Röhre. Jede Röhre ist mit diesem Kollektor über einen Hin- und einen Rücklauf verbunden (manchmal können sie 20 Röhren erreichen).

Durch diesen Kreislauf erwärmt sich die Primärkreisflüssigkeit während der Fahrt und transportiert die Wärmeenergie zu einem Wärmetauscher.

2. Wärmerohrvakuumsonnenkollektoren

Bei diesem System haben die thermischen Sonnenkollektoren wie im vorherigen Fall einen zentralen Sonnenkollektor des Primärkreises im oberen Teil. In diesem Fall hat die Vakuumröhre ein zentrales Kupferrohr, das verschlossen und mit einer alkoholischen Mischung gefüllt ist.

Dieses Rohr wird über eine Kondensatorpipette mit dem Absorber des Kollektors verbunden. Das Rohr führt einen Wärmeaustausch zum Primärkreislauf durch.

Sonneneinstrahlung erwärmt den Absorber und verdunstet das alkoholische Gemisch im Inneren. Das verdampfte Gemisch steigt zum Kondensator auf, der sich im Solarthermie-Panel befindet. An diesem Punkt gibt die Wärme im Primärkreislauf ab und kondensiert wieder. Dann kehrt es unter seinem Gewicht zum Boden des Kollektors zurück.

Eine Besonderheit dieses Kollektortyps ist, dass bei einigen Modellen jede Röhre individuell geneigt werden kann. Diese Funktion ist praktisch an Orten, an denen wir die Sonnenkollektoren aus baulichen Gründen nicht nach Süden montieren können.

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Erscheinungsdatum: 30. Mai 2018
Geändert am: 13. Oktober 2021