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Installation solarthermischer

Vakuumröhren-Sonnenkollektor, Typen und Funktionsweise von Vakuumkollektoren

Vakuumröhren-Sonnenkollektor, Typen und Funktionsweise von Vakuumkollektoren

Ein Vakuumröhren-Solarkollektor ist eine Art Sonnenkollektor, der die solarthermische Energie nutzt. Das Ziel von Sonnenkollektoren ist es, Sonnenstrahlung in Wärmeenergie umzuwandeln.

Der Vakuumröhren-Sonnenkollektor besteht aus einem Satz zylindrischer Röhren. Die Röhren bestehen aus einem selektiven Absorber, der sich auf einem reflektierenden Sitz befindet und von einem transparenten Glaszylinder umgeben ist.

Zwischen dem transparenten Außenrohr und dem Innenabsorber ist ein Vakuum entstanden. Somit werden thermodynamische Verluste durch Leitung und Konvektion von der absorbierenden Oberfläche vermieden. Diese Eigenschaft ermöglicht es, Temperaturen von über 100 °C zu erreichen und die Sonneneinstrahlung viel besser zu nutzen.

Diese Art von Solarmodul hat eine höhere Leistung als Flachkollektoren.

Solar-Vakuumröhren können verwendet werden, um sanitäres Warmwasser, Heizungssysteme, Schwimmbadheizung usw.

Arten von Vakuumröhren-Solarkollektoren

Derzeit gibt es zwei Arten von Vakuumröhren-Solarkollektoren mit recht unterschiedlichen Techniken in Bezug auf die Wärmeübertragung von der Vakuumröhre auf den Primärkreislauf.

  • Direktstrom-Vakuum-Solarkollektoren.

  • Solar-Vakuum-Heatpipe-Kollektoren.

Direktdurchfluss-Vakuum-Solarkollektoren

Direktdurchströmte Vakuum-Solarkollektoren haben im oberen Teil des Rohres einen Hauptwärmekollektor aus dem Primärkreislauf. Jede Röhre ist über einen Hin- und Rücklauf mit diesem Kollektor verbunden (manchmal können sie 20 Röhren erreichen).

Durch diesen Kreislauf wird die Flüssigkeit des Primärkreislaufs zirkuliert, die sich während der Fahrt erwärmt und die Wärmeenergie zu einem Wärmetauscher transportiert.

Die inneren Kreisläufe der Röhren haben zwei Grundkonfigurationen: den konzentrischen Kreislauf oder den separaten Kreislauf.

Heatpipe Vakuum-Solarkollektoren

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

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

Durch die Sonneneinstrahlung erwärmt sich der Absorber und das alkoholische Gemisch im Inneren verdampft. Das verdampfte Gemisch steigt zum Kondensator im Solarthermiepaneel auf. An diesem Punkt wird die Wärme im Primärkreislauf abgegeben, sie kondensiert wieder und kehrt unter ihrem Eigengewicht zum Boden des Kollektors zurück.

Eine der Besonderheiten dieses Kollektortyps besteht darin, dass bei einigen Modellen jede Röhre einzeln geneigt werden kann. Diese Funktion ist sehr nützlich an Orten, an denen es aufgrund von baulichen Anforderungen erforderlich ist, die Sonnenkollektoren von Süden aus ausgerichtet zu montieren.

Wie funktioniert ein Vakuumröhren-Solarkollektor?

Bei Solar-Vakuum-Röhrenkollektoren wird die Isolierwirkung durch ein Vakuum in einer Glasröhre oder im Raum zweier konzentrisch angeordneter Glasröhren erreicht. Diese Technik reduziert die thermodynamische Wärmeübertragung an die Umgebungsluft durch reduzierte Konvektionsverluste stark.

Gerade im Winter erreichen Vakuumkollektoren aufgrund ihrer guten Isolierung eine deutlich höhere Wärmeleistung als Flachkollektoren. Eine sehr geringe Temperaturbeständigkeit wird mit durchschnittlich -30 Grad Celsius angegeben.

Einzelne Hersteller im Bereich Solarenergie nennen den Grenzwert für Rohre von 70 mm bei -50 Grad Celsius. Allerdings muss bei Temperaturen unter -10 Grad Celsius für die Leitungen ein Frostschutz vorgesehen werden.

Um diesen Schutz durchzuführen, gibt es mehrere Möglichkeiten. Die gebräuchlichsten Lösungen sind Frostschutzzusätze zur Erwärmung des Mediums. Bei Systemen, die mit reinem Wasser betrieben werden, regelt der Solarregler die Temperaturgrenzen.

Sinkt die Temperatur im Rücklauf auf ca. 4 Grad Celsius, wird die Wärme aus dem Speicher oder alternativen Heizsystem in das Leitungssystem der Solaranlage gepumpt.

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