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Thermische Solaranlage mit Vakuumröhren

Eine thermische Solaranlage mit Vakuumröhren wandelt Sonnenlicht in Wärme um. Außer der Kernenergie beruhen alle uns bekannten Energien auf direkte oder indirekte Sonnenstrahlung. Durch Fotosynthese sind Holz, Kohle, Gas und Öl entstanden. Wasser- und Windkraft basieren auf einem Zusammenspiel von Sonnenwärme und Kälte. In der Solarthermie wird das in Wärme umgewandelte Licht der Sonne zur Heizungsunterstützung oder Brauchwassererwärmung genutzt.

Unterschiedliche Bauformen bei den Vakuumröhren

Solaranlage mit Vakuumröhren

Solaranlage mit Vakuumröhren

Die Kollektoren einer thermischen Solaranlage können verschiedene Bauformen aufweisen. Jede hat ihre spezifischen Vorteile. Röhrenkollektoren und Vakuumröhren für Solaranlagen sind so konzipiert, dass sie einen Absorber im Inneren enthalten. Dieser ist gegen einen Temperaturverlust gedämmt. Die beste denkbare Dämmung ist ein Vakuum. Dies ist mit der Röhrenform einfach zu realisieren. Vollvakuumröhren werden vollständig entleert und danach mit einem Metalldeckel verschlossen. In diesem Vakuum befindet sich ein Absorberblech. Mit diesem System wir eine maximale Effizienz erreicht. Durch ständige Temperaturwechsel können Haarrisse an der Glas-Metall-Verbindung entstehen. Dann kommt es zum Vakuumverlust. Verhindert werden kann dies durch den Einsatz von Röhren aus zwei konzentrischen und miteinander verschmolzenen Glasröhren nach dem Prinzip einer Thermoskanne. Dies sind die sogenannten Sydney-Röhren. Ihr Vorteil ist es, komplett aus Glas zu bestehen und somit ein dauerhaftes Vakuum zu gewährleisten.

Die Sydney-Vakuumröhre

Die Außenseite der inneren Glasröhre ist in mehreren Schichten bedampft mit Aluminiumnitrit. Diese Schicht schimmert bläulich von außen und ist dafür verantwortlich, dass die kurzwelligen Sonnenstrahlen in langwellige Wärme umgewandelt wird. Damit es nicht zu Wärmeverlusten durch Abstrahlung kommt, ist die Röhre mit einer Kupferbedampfung ausgestattet. Die entstandene Wärme wird über Wärmeleitbleche aus dicht beieinanderliegendem Aluminium zu einem Kupferrohr geleitet. Dies sorgt für den Abtransport der Wärme. Auch hierfür gibt es unterschiedlich angewandte Systeme. Bei einem wird die Wärme durch Kupferrohre durchflossen, beim anderen durch sogenannte Heatpipe-Kupferrrohre.

Die Heatpipe-Vakuumröhre

Eine Heatpipe besteht aus einem Kupferrohr. Dies ist mit einer Flüssigkeit, z. B. Wasser mit Frostschutzmittel oder Alkane gefüllt. Genutzt wird nun die Enthalpieänderung beim Phasenübergang vom flüssigen zum gasförmigen Aggregatzustand. Bei geringen Temperaturen verdampfen die Alkane in der Heatpipe und steigen in den Kondensatorteil der Röhre. Der Dampf kondensiert hier und gibt die Wärme ab an die Wärmeträgerflüssigkeit. Der Vorgang beginnt von vorne, wenn das Kondensat wieder in der Röhre nach unten fließt. Die produzierte Wärme wird in einem geeigneten Speicher je nach Zweck gesammelt und über einen Wärmeaustauscher abgegeben. Das Speichervolumen sollte etwa 50 Liter für jeden angefangenen Quadratmeter Kollektorfläche betragen. Die Heatpipes haben den Vorteil einer recht einfachen Montage. Zudem können diese Röhren dank ihrer trockenen Anbindung während des laufenden Betriebes ausgewechselt werden.

Thermische Solaranlage mit Vakuumröhren

Video: https://www.youtube.com/watch?v=q7U1by0y8qE





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