Vakuum-Röhren-Kollektor der 100%-Sieger
Schnellvergleich
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Vakuum-Röhren- Kollektor |
Flach- Kollektor |
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| Der Kollektor ist hermetisch versiegelt, ein evakuierter Glaskolben. Beseitigt besteht kein Wärmeverlust durch Konvektion- und Übertragungsverlust. Der Kollektor ist abgeschlossen von den nachteiligen Umgebungs-Bedingungen. Folglich hat er keine Änderung der Leistung während der Nutzungsdauer des Kollektors wegen Korrosion oder Luftfeuchtigkeit. | Der Kollektor wird in ein Gehäuse mit einem Abdeckglas eingesetzt, um die Wärmeverlust zu verringern. Als Isolation dient die Luftschicht zwischen Kollektoroberfläche und Glassscheibe. Die Wärmeübertragung zwischen Kollektoroberfläche und Abdeckglas wird während der kalten und windigen Tagen besonders auftreten. Dieser Aufbau lässt zudem eine Wasserdampfkondensation innerhalb des Kollektor zu, so ist wegen der Korrosion nach einiger Betriebsdauer mt verringerter Leistung und Haltbarkeit zu rechnen. | |
| Zur Wärmeübertragung wird eine "Heat-Pipe" verwendet. Es befindet sich keine Flüssigkeit in den Vakuumröhren. Ein "Dampf"-niederschlag oder eine Korrosion ist somit ausgeschlossen. | Durch den ganzen Kollektor sind Wasserleitungen verlegt. Die Gefahren einer Leckage, beschädigung durch Korrosion und eingeschränkten fliesen wegen Lufteinschluss sind gross. | |
| Die "Heap-Pipe" selbst bildet den Überlastungsschutz. Durch ihre physikalischen Eigenschaften beschränkt sich die maximale Wärmeproduktion. So ist gewährleistet, dass sich die Systemflüssigkeit (meist ein Wasser-Glykohlgemisch "Frostschutzmittel) nicht beschädigt wird. | Flach-Kollektoren haben keine interne Methode der begrenzens des hitzeaufbaus und müssen teilweise sogar Vorrichtungen zur Kühlung benutzen. Wenn diese Sicherheit- oder Steuervorrichtungen ausfallen, kannen das System und/oder die Systemflüssigkeit zerstört werden. | |
| Thermische-"Heat-Pipe"-Grundregel. Das Thermalgesetz der "Heat-Pipe" fliesst nur One-way (eine Richtung). Immer vom Kollektor zur Systemflüssigkeit und niemals in dem umgekehrten Richtung. | Flach-Kollektoren können, wenn die Systemflüssigkeit wärmer ist als die Umgebungstemperatur, wärme an die Luft abgeben. Hier ist eine richtige Delta-T Steuerung besonders wichtig. | |
| Vakuum-Röhren sind Korrosion und Frost frei; es gibt nichts innerhalb der evakuierte Glasröhren zum einzufrieren und die hermetische Dichtung jedes Schlauches wird nicht durch Korrosion angegriffen. | Flach-Kollektoren enthalten Wasser. Auch wenn durch Frostschutz nicht einfrieren kann, kann Korrosion eine Hauptschwierigkeit werden, die die Leistung verringert! | |
| Einfache Installation und keine Wartung. Kompakte, einzelne Kollektor-Röhren werden in das System zum Zeitpunkt der Montage zusammengebaut. Jede Röhre ist eine unabhängig versiegelte EInheit, die keine Wartung erfordert. | Die Installation ist schwierig. Gesamte, vomontierte Kollektoren müssen auf das Dach hochgezogen und angebracht werden. Wenn man eine Leckstelle hat, muß der gesamte abgebaut und ersetzt oder entfernt werden. | |
| Verhältnismäßig unempfindlich und anspruchslos gegenüber dem Sonneneinstrahlungswinkel, architektonische und ästhetische Freiheiten sind erlaubend und erwünscht. | Erfordert eine genaue südliche bleutung der Sonne, setzt somit eine aufwändige Aufzugplazierung voraus. |
DER Vergleich
Um die Spannung gleich abzubauen:
Der Gewinner ist:
"Vakuum-Röhren-Kollektor"
Kostenfaktor:
Hier noch angefügt, dass die Verkaufspreise für Vakumm-Röhrenkollektoren teilweise teurer sind da in Europa hauptsächlich nur Flach-Kollektoren gefertigt werden. Die Realität ist jedoch ganz anderst:
- Flach-Kollektor:
wenig Stückzahlen = hohe Kosten
- Röhren-Kollektor:
grosse Stückzahlen = geringe Kosten
Wirkungsgrad:
- Der Flach-Kollektor ist sehr Winkelabhängig
- Der Vakuum-Röhrenkollektor ist weniger Winkel- und Montageabhängig
Vakuumröhren sind in modernen Thermosflaschen. Man kann heißen Kaffee einfüllen und er bleibt während langer Zeit im Winter wegen der vollkommenen Isolierung eines Vakuums heiß. Einziger Verlustpunkt dabei ist der Verschluss, durch die Vakuumkanne selbst geht keine Wärme verloren.
Das gleiche Prinzip wird angewendet um die Wärme in den Kollektoren einzubehalten.
Flachkollektoren besitzen eine „Isolation“ aus Luft welche erhebliche mengen Wärme wieder durch das Glas nach aussen abgibt. Besonders in kalten Jahreszeiten und bei geringer Sonneneinstrahlung, also kleiner Hitzeeinwirkung, muss dabei auch die Isolation miterwärmt werden und dabei gibt diese auch ungewollt immer noch Wärme ab.
Beim Vakuum-Röhrenkollektor ist dies nicht so. Direkt wird das Medium erwärmt und das Vakuum als Isolation muss nicht erwärmt werden und gibt keine Wärme ab.
Ab ungefähr 40 Grad Celsius Temperaturunterschied zwischen Kollektor und Aussentemperatur (Umgebungsluft) ist der Punkt erreicht, an dem die Flachkollektoren nur noch einen Wirkungsrad von rund 50% besitzen. Vakuum-Röhren-Kollektoren sind dabei noch rund 50% besser als besagte Flach-Kollektroen (bringen also 75% der Wärmeleistung).
Wirkungsgradvergleich
Von 20 bis 50 Grad Celsius benötigen die Vakuum-Röhren-Kollektoren erheblich weniger Sonneneinstrahlung um die selbe Leistung zu erbringen wie ein Flach-Kollektor unter 100% Sonneneinstrahlung.
An warmen, sonnigen Tagen ist die Leistung des Vakuum-Röhren-Kollektors der des flachen Kollektors gleich. Aber sie übertrifft in zunehmendem Maße den Flach-Kollektor wenn die Außentemperatur an Leistung abnimmt oder das Lichtniveau sich durch Bewölkung verringert.
Das Diagramm zeigt, wie gut die Vakuum-Röhren-Kollektors an den kalten Tagen arbeiten. Die Außentemperatur kann viel niedriger sein als die Temperatur der Warmwasserproduktion.