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Röhrenkollektor & Vakuumröhrenkollektor

Der Röhrenkollektor, oder auch Vakuumröhrenkollektor, wird in der Solarthermie immer häufiger verwendet und ist ähnlich aufgebaut wie ein Flachkollektor. Ein Vakuumröhren­kollektor ist jedoch teurer als ein Flachkollektor. Allerdings wird einer der größten Nach­teile des Flachkollektors geschickt umgangen und der Röhrenkollektor gewinnt eine größere Effektivität.
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Röhrenkollektor: mehr Wärme durch Unterdruck

Bei einem Flachkollektor entstehen in der thermischen Solaranlage hohe Wärmeverluste durch Luftbewegungen vom Absorber zur Außenhaut. Entfernt man die Luft aus dem Kollektorkasten, reduziert man diese Verluste stark. Diese Technik kann man mit dem System einer Thermoskanne vergleichen; auch dort entsteht ein Unterdruck.

Der Wirkungsgrad bei einem Vakuumröhrenkollektor, oder einfach nur Röhrenkollektor, ist daher bis zu 30 Prozent höher als der des Flachkollektors, allerdings müssen auch die Preise der Röhrenkollektoren berücksichtigt werden, denn ein Vakuumröhrenkollektor ist in der Regel teurer als ein Flachkollektor.

Röhrenkollektor HeatpipeVakuumröhrenkollektor mit Heatpipe
Bild: Viessmann Werke

Röhrensysteme im Vakuumröhrenkollektor

Ein Röhrenkollektor besteht aus gläsernen zusammengefassten Röhren, die auf einem Rahmen angebracht werden. Die Röhrenform ist erforderlich, weil aufgrund des starken Vakuums, auch "Hochvakuum" genannt, eine massive Druckbelastung am Vakuumröhrenkollektor entsteht. Bei einem Vakuumröhrenkollektor unterscheidet man zwischen der direkt durchströmten Röhre, der Heatpipe und der Sydney-Röhre.

Beim Heatpipe-System befindet sich ein Rohr im Solarthermie Kollektor, welches meistens mit Alkohol gefüllt ist. Wenn die Flüssigkeit verdampft, steigt diese nach oben und gelangt in einen Wärmetauscher, der die Wärme an die Trägerflüssigkeit vom Röhrenkollektor überträgt. Der Dampf wird dadurch gekühlt und bewegt sich durch das Rohr wieder nach unten.

Eine Sydney-Röhre ist doppelwandig. Das Vakuum befindet sich zwischen einem inneren und einem äußeren Glasrohr, welche an den Enden miteinander verbunden sind. Das innere Glasrohr enthält die Wärmeträgerflüssigkeit und dient als Absorber.

Bei einer direkt durchströmten Röhre strömt das Wärmeträgermedium, welche die Wärme vom Vakuumröhrenkollektor zum Speicher transportiert, in einem U-förmigen Rohr auf der einen Seite des Absorbers in die Röhre ein und auf der anderen Seite wieder hinaus. Aufgrund von Problemen mit Undichtigkeiten wird dieser Röhrentyp heutzutage in der Solarthermie nur noch selten verwendet.

Der Absorber minimiert Wärmeverluste im Vakuumröhrenkollektor

Der Absorber vom Solarthermie Röhrenkollektor, welcher die Wärme aus den Sonnenstrahlen gewinnt, ist als Streifen in den einzelnen Röhren angebracht. Um den Ertrag des Absorbers zu erhöhen, wird bei einem Röhrenkollektor außerdem meistens ein Reflektor aus Aluminium auf der Rückseite des Gehäuses montiert. So wird die Sonneneinstrahlung auf die Rückseite des Absorbers erhöht.

In der Solarthermie besteht der Absorber bei direkt durchflossenen Röhren und Heatpipe-Vakuumröhren meistens aus Blech; bei Sydney-Röhren ist der Absorber vom Vakuumröhrenkollektor aus Glas. Der Röhrenkollektor wird nicht mit Solarglas, sondern mit transparentem Borsilikatglas abgedeckt. Da dieses Glas verhältnismäßig dick ist, ist es auch bei hohen Temperaturunterschieden und hohen Belastungen stabil.

Als Gehäuse wird bei einem Röhrenkollektor nur die Halterung für die Röhren bezeichnet. Diese besteht meistens aus Aluminium oder Kunststoff. Die Rohre, die den Wärmeträger transportieren, leiten die Wärme dann vom Vakuumröhrenkollektor zum Speicher.

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Dieser Artikel wurde erstellt von: Thorben Frahm, Redakteur www.Heizungsfinder.de