Kollektorarten

晨怡热管 2008-2-3 21:02:25

Die Sonnenkollektoren werden nach ihrer Bauart unterschieden in:
- Flachkollektoren
- Vakuum-Röhrenkollektoren
- Absorbermatten für Schwimmbadanlagen
Flachkollektoren
Alle marktgängigen Flachkollektoren bestehen aus dem Absorber, einer Frontabdeckung aus Glas (entspiegeltes Solarsicherheitsglas) sowie einer Wärmedämmung auf der Rückseite und an den Seiten, die in einem leichten Rahmen (aus Aluminium oder Kunststoff) untergebracht ist.
Flachkollektoren werden in verschiedenen Größen hergestellt. Entscheidend für die Energieausbeute ist nicht die Kollektorfläche, sondern die Absorberfläche, die im Kollektor untergebracht und circa 12 bis 15% kleiner ist, die so genannte Effektivfläche.

Funktionsweise:
Die Sonneneinstrahlung E0 durchdringt die Glasabdeckung. Schon hier wird ein kleiner Teil der Energie (E1) noch vor Eintritt in den Kollektor reflektiert. Die schwarze, selektiv beschichtete Oberfläche des Absorbers wandelt die auftreffende Strahlung nun in Wärme um, reflektiert sie zum Teil (E2) aber auch. Durch gute Wärmedämmung auf der Rückseite und an den Seiten des Kollektors werden die Energieverluste (E3) durch Wärmeleitung so weit wie möglich reduziert.
Die lichtdurchlässige Abdeckung des Kollektors an der Frontseite hat die Aufgabe, die Verluste durch Wärmeabstrahlung (E4) und Konvektion von der Absorberoberfläche zu minimieren. Es treten so lediglich Konvektions- und Strahlungsverluste von der von innen erwärmten Glasscheibe an die Umwelt auf.
Von der eingestrahlten Solarenergie E0 bleibt aufgrund der verschiedenen Energieverluste E1 bis E4 letztlich die Wärmeenergie E5 zur weiteren Nutzung übrig.

Vakuum-Röhrenkollektoren
Da das Vakuum gute Wärmedämmeigenschaften besitzt, befindet sich die Absorberfläche in einem evakuierten Glasrohr. Die durch den Unterdruck entstehenden Kräfte werden durch die hohe Druckfestigkeit der Röhrenform sehr gut aufgenommen. Die Wärmeverluste an die Umgebungsluft sind fast vollständig reduziert. Auch bei einer Absorbertemperatur von 120°C und mehr bleibt das Glasrohr außen kalt.
Der Wärmetransport erfolgt entweder direkt, indem die Wärmeträgerflüssigkeit den Absorber durchströmt, oder indirekt mittels Wärmerohr (heat pipe).

Direkt durchströmter Absorber in der Vakuumröhre

Bei dieser Konstruktion wird der Wärmeträger entweder über ein Rohr-im-Rohr-System bis zum Boden des Glaskolbens geführt, fließt im Gegenstrom zurück und nimmt dabei die Wärme vom hochselektiven Kupferabsorber auf oder er durchströmt ein U-förmiges Rohr.

z.B.: Viessmann Vitosol 200

Wärmerohr (heat pipe)

Beim "Heat-Pipe"-Prinzip transportiert ein Kältemittel Wärme vom Absorber zum Wärmetauscher am oberen Kollektorende. Das Kältemittel verdampft durch die Wärmeaufnahme und steigt im Wärmerohr auf. Die Wärmeträgerflüssigkeit, die den Wärmetauscher durchströmt, nimmt die Wärme auf, und das Kältemittel kondensiert. Das flüssige Kältemittel fließt durch das gegebene Kollektorgefälle wieder nach unten.

z.B.: Viessmann Vitosol 300

Absorbermatten für Schwimmbadanlagen

Diese Absorber werden eingesetzt um Frei- und Hallenbäder zu versorgen. Die Wassertemperatur im Schwimmbecken wird um 2 bis 10°C gegenüber Anlagen ohne Beheizung angehoben. Auf eine Dämmung der Absorberflächen wird verzichtet. Die Absorber werden als Kunststoffmatten hauptsächlich aus Polypropylen (PP) gefertigt. PP-Absorber sind in gefülltem Zustand nicht frostsicher und müssen in den Wintermonaten entleert werden.

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