Aufbau, Funktion u. Vergleich der Solartechnik Sonnenkollektor Flachkollektor, Vakuum-Röhrenkollektor und Solar Absorber für Schwimmbadanlagen
Es gibt unterschiedliche Bauarten vom Aufbau und von der Funktion des Sonnenkollektor: Flachkollektor, Vakuum-Röhrenkollektor und Absorber für Schwimmbadanlagen. Die Installation von Solar Kollektor - und Absorberflächen erfolgt vorrangig auf dem Dach, nur in geringem Maße an Fassaden oder neben dem Gebäude. Je kürzer der Weg vom Sonnenkollektor zur haustechnischen Anlage Pufferspeicher ist, um so besser, da dadurch Wärmeverluste beim Transport gering gehalten werden. Der Wirkungsgrad liegt bei den Kollektoren und Absorbern bei bis zu 80%, je nach Klima. Der durchschnittliche Wirkungsgrad befindet sich bei 50%.
Flachkollektoren
Die Funktion vom Flachkollektor ist wie ein Gewächshaus. Es wird ein geschlossener Raum, der Kollektor, aufgeheizt, indem die Sonne ungehindert auf die Oberfläche scheint und dabei die Wärme der Sonnenstrahlen die Luft im inneren des Raumes des Kollektor und die Absorberfläche aufheizt. Eine Absorberfläche mit integrierten Rohren nimmt diese Wärme auf und gibt diese an die durch das Rohr strömende Flüssigkeit, meistens Wasser oder Sole, ab. Die Absorberfläche besteht aus einer schwarz beschichteten Metallfläche, die die Wärme besonders gut aufnimmt und leitet. Die aufgeizte Flüssigkeit, Wasser oder Sole, wird über ein Rohrleitungssystem zum Pufferspeicher bzw. Heizsystem weitergeleitet. Die Rückseite (Unterseite) des Absorbers mit Rohren ist gegen Wärmeverluste gedämmt. Die Oberseite des Flachkollektor ist mit einer ein- oder zweischichtigen Glasscheibe oder mit einer transparenten Kunststoffplatte abgedeckt. Durch Ständergerüste oder in das Dach integriert werden die Flachkollektoren auf das Dach montiert. Im Hochsommer kann die aufgeheizte Flüssigkeit, Wasser oder Sole, an die 100°C erreichen.
Bild: Solartechnik - Aufbau von Flachkollektoren (BBT Thermodynamik GmbH).
Vakuum-Röhrenkollektoren
Beim Vakuum-Röhrenkollektor ist nicht der gesamte Kollektor mit einer Glasscheibe abgedeckt, sondern die einzelnen Rohrschleifen verlaufen jeweils durch eine Glasröhre. Der Kollektor besteht also aus aneinander gereihten Glasröhren. Diese Glasröhren sind evakuiert, es ist ein Vakuum darin. Dadurch gibt es im Vergleich zu Flachkollektoren weniger Energieverluste.
Es gibt zwei Varianten der Solaranlage. Die eine ist der direkte Wärmetransport über den Absorber zum Rohr, ähnlich Flachkollektor, die zweite und energetisch effektivste Variante ist der indirekte Wärmetransport über ein Wärmerohr, der hier erklärt werden soll. Mittels Wärmerohrprinzip transportiert ein Kältemittel Wärme vom Absorber zum Wärmetauscher am oberen Kollektorende. Das Kältemittel verdampft (wird dampfförmig) durch die Wärmeaufnahme und steigt im Wärmerohr auf. Die Wärmeträgerflüssigkeit, Wasser oder Sole o.a., die den Wärmetauscher durch Rohre durchströmt, nimmt die Wärme auf, und das Kältemittel kondensiert wieder (wird wieder flüssig). Das flüssige Kältemittel fließt durch das gegebene Kollektorgefälle (Gefälle muss mindestens 30° betragen) wieder nach unten. Die Aufheizung der Wärmträgerflüssigkeit in den Rohren kann über 150°C erreichen.
Der Vakuum-Röhrenkollektor ist von den Anschaffungskosten her um einiges teurer im Vergleich zu den Flachkollektoren.
Bild: Solartechnik - Aufbau eines Vakuum-Röhrenkollektors mit Wärmerohr (BBT Thermodynamik GmbH).
Absorber für Schwimmbadanlagen
Der Absorber als Solaranlage für Schwimmbadanlagen werden für die Versorgung von Frei- und Hallenbädern eingesetzt. Die Temperatur des Wassers wird hierbei um 2-4°C (je nach Bedarf auch höher) gegenüber der normal herrschenden Wassertemperatur im Schwimmbad angehoben. Dabei muss der Absorber auf dem Dach nur auf 25-35°C erwärmt sein, um genügend Wärme an die Wärmeträgerflüssigkeit, Wasser oder Sole, abzugeben. Der Aufbau des Absorbers ist sehr einfach gehalten, eine Wärmedämmung auf der Unterseite fehlt, wenn der Absorber nur für den Sommerbetrieb ausgelegt ist. Im Winter muss er daher wegen Frostgefahr für die Wärmeträgerflüssigkeit Wasser entleert werden.
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