thermische Hochtemperatur-Solaranlage

Technik einer thermischen Hochtemparatur-Solaranlagen mit Vakuumkollektorröhren

Solarkollektoren gibt es als Flachkollektoren und als Vakuumkollektoren.

Flachkollektoren sind vom Wirkungsgrad her nicht so gut wie die besseren Vakuumkollektoren, und die sind nochmals nicht so effizient wie ein Hochtempertur-Vakuumröhrenkollektor.
Die Hersteller von Flachkollektoren behaupten zwar immer gerne, es gäbe nur noch unwesentliche Unterschiede beim Wirkungsgrad, berufen sich bei Ihren `Testergebnissen´ aber immer nur auf Laborwerte oder Software-Ergebnisse.
Betrachtet man z.B. die tatsächliche Jahresarbeitszahl von Solaranlagen verschiedener Bauformen, so haben die Vakuumkollektoren - und ganz besonders dieser Hochtemperatur-Vakuumkollektor - immer deutlich mehr jährliche Betriebsstunden und damit deutlich mehr solaren Energieertrag pro Jahr.

Es gibt keinen besseren Schutz gegen Wärmeverluste als das Hochvakuum.
Diese Wärmedämmung unterliegt keinem Alterungsprozess, sie ist absolut umweltfreundlich und sie schützt den Solarabsorber und seine hochselektive Beschichtung vor Korrosion und Beschädigung.

 

Fakt ist: Vakuumkollektoren erzeugen bereits bei diffusem Wetter Energie, also bei Sonnenschein durch Wolken hinduch. Ihre Kollektortemperatur ist insbesondere im Frühjahr und im Herbst, also in den für die Heizungsunterstützung interessanten Jahreszeiten, ca. 30 bis 40 Grad Celsius höher als bei tatsächlich guten Flachkollektoren.
Dies ist der entscheidende Vorteil, folgend beispielhaft erklärt:
Der Solarspeicher bzw. Schichtenspeicher, der den solaren Wärmeertrag im Keller speichert und an das Heizsystem abgibt, hat in der Übergangszeit in Frühling und Herbst ein Temperatur von ca. 50°C (abhängig von der Anlagenkonzeption!). Die Solaranlage springt aber erst an, wenn die Kollektortemperatur ca. 15 Grad über der des Speichers liegt, in diesem Beispiel also ca. 65°C. Von diesen 65°C kommen im Keller realistisch ca. 58°C bis 60°C an, der Rest ist Wärmeverlust auf dem Weg vom Dach zum Speicher.

Dieser Hochtemperatur-Vakuumkollektor erreicht schon nach einigen Minuten Sonneneinstrahlung die notwendige Betriebstemperatur und sorgt für Heizungsunterstützung bzw. warmes Wasser.
Ein Flachkollektor benötigt oft 1 Stunde und mehr (wenn die Sonne überhaupt solange scheint), um auf Betriebstemperatur zu kommen. Und wenn er sie tatsächlich erreicht, kühlt er binnen sehr kurzer Zeit wieder soweit herunter, daß die Solaranlage durch die Solarregelung schon wieder abgeschaltet wird. In vielen Fällen ist in der sehr kurzen Betriebsdauer die Wärme nicht einmal bis zum Solarspeicher bzw. Schichtenspeicher gekommen, sondern hat nur die Solarleitung erwärmt, von einem `solaren Energieertrag´ ist man weit entfernt, die Anlage taktet lediglich ineffizient ...

Diese Hochvakuum-Kollektorröhren sind in Modulen zu 8, 12 oder 16 Röhren lieferbar bzw. miteinander kombinierbar, also sehr variabel einsetzbar.

Der Außenflansch aus reinem Glas ermöglicht eine größtmögliche Kontaktfläche für das patentierte Thermo-Kompressionsverfahren, welches die Vakuum-Dichtigkeit garantiert.
Der Absorber in der Glasröhre ist selektiv beschichtet (Vakuum-Sputter Al-Ni-Al). Die geraden Absorberflächen können so durch Dehen der Röhren im Verteilerrohr zur passenden Himmelsrichtung hin ausgerichtet werden, die Steckverbindung zwischen Vakuumkollektor und Verteilerrohr ist trocken ("trockene Systemanbindung"). Das Gehäuse rund um das Verteilerrohr (auch "Sammler" genannt) ist aus Aluminium, die sehr hart gepresste Wärmedämmung im Innern des Aluminiumgehäuses bzw. rund um den Sammler ist aus verrottungsfreier Steinwolle.


Dieses nicht durchströmte Hochtemperatur-System ist geeignet für ein Schrägdach oder - mit entsprechendem Ständerwerk - für ein Flachdach.

Im Fließschema unten ist das Prinzip dargestellt:
Die einzelnen Vakuumröhren sind trocken an den solaren Hizkreislauf angebunden.
Dieses ideale Stecksystem gewährleistet einen bestmöglichen Wärmeaustausch zwischen der Hochtemperaur-Vakuumröhre und der Solarflüssigkeit im Verteilerbalken.
Die hochselektive Beschichtung (blau auf dem Schema) garantiert eine optimale Absorption der auftreffenden Sonnenstrahlung bei verschwindend geringen Reflektionsverlusten.
Alle in der Glasröhre liegenden Komponenten sind durch das Vakuum vor negativen Witterungseinflüssen und vor Korrosion geschützt.


Es gibt außerdem eine durchströmte Hochtemperatur-Variante speziell für Fassaden (Fassadenkollektoren) und für diverse Sonderlösungen, bei denen die Vakuumröhren z.B. waagerecht oder mit dem Verteilerbalken unterhalb der Kollektoren gelagert werden müssen.
In solchen Fällen schauen Sie unter individuelle Sonderlösungen bzw. schreiben Sie mich gerne an, bitte möglichst gleich mit allen Infos.


Technische Daten:

Brutto-Kollektorfläche je Vakuumröhre: 0,26 m²
empfohlener Neigungswinkel der Vakuumröhre: 25° bis 70°
langzeitstabiles Hochvakuum in der Vakuumröhre: 10-8 bar
max. Stillstandstemperatur des Vakuumkollektors: 180° C

zulässiger Betriebsdruck des Verteilerbalkens: 6 bar
Druckverlust je Verteilerbalken: 5 mbar

Verteilerbalken für 8 Vakuumröhren:

  • 45 kg incl. Glasröhren und Solarflüssigkeit
  • Länge 970 mm
  • Durchflussmenge: min. 75 L / opt. 125 L / max. 175 L pro Stunde
  • Flüssigkeitsinhalt: 1,15 L

Verteilerbalken für 12 Vakuumröhren:

  • 67 kg incl. Glasröhren und Solarflüssigkeit
  • Länge 1450 mm
  • Durchflussmenge: min. 120 L / opt. 190 L / max. 270 L pro Stunde
  • Flüssigkeitsinhalt: 1,80 Liter

Verteilerbalken für 16 Vakuumröhren:

  • 90 kg incl. Glasröhren und Solarflüssigkeit
  • Länge 1930 mm
  • Durchflussmenge: min. 150 L / opt. 250 L / max. 350 L pro Stunde
  • Flüssigkeitsinhalt: 2,30 L

Ein Blick auf das Verteilerrohr im Verteilerbalken mit den Anschlüssen (Hülsen), in die die Kupferkapseln der Vakuumröhren eingeführt werden.
Die Hülse ist als nach unten und nach oben offenes Kupferrohrstück in das Verteilerrohr eingelötet.
Das Verteilerrohr ist durchströmt.
Die Kupferkapsel steckt in der Kupferhülse, guckt oben aus der Kupferhülse wieder heraus, und gibt die gewonnene Solarenergie über die Kupferhülse - dank der hervorragende Wärmeleitfähigkeit von Kupfer - direkt an die Solarflüssigkeit ab.

Gut zu sehen ist auch die sehr gut dimensionierte Wärmedämmung aus zwei Dämmschalen.

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