Vakuumröhrenkollektor

Die Herstellung von Röhrenkollektoren erfordert viele Einzelschritte, was den Preis erhöht. Beim sog. Sydney-Kollektor sind die Vakuumröhren nach dem "Thermoskannenprinzip" aus zwei ineinander verschmolzenen Glasröhren hergestellt. Die Absorber stecken in jeder einzelnen Röhre und sind oben im Sammler verbunden. Streng davon zu unterscheiden sind die sog. "Heatpipe"-Röhren, welche nur eine einfache Glasröhre mit innerem Absorber darstellen. Durch das Vakuum der Sydneyröhren mit CPC-Spiegel beste Wörmedömmwerte und höchste Solarertröge auch bei diffusem Licht und geringer Strahlungsintensitöt in der kalten Jahreszeit. Kleine Rohrquerschnitte, wenig Solarflüssigkeit, geringer Stromverbrauch der Umwölzpumpe. Im Schadensfall kann jede Röhre einzeln leicht ohne das System zu entleeren, vor Ort ausgetauscht werden. Fast alle Röhren werden in China hergestellt. Bei hochwertigen Kollektoren erfolgt die Produktion von CPC-Spiegel, Absorbern und Endmontage in Deutschland. Domöne der Vakuum-Röhrensysteme ist die heizungsunterstützte Solaranlage. Sehr hohe Jahresnutzungsgrade und Ertröge.

Der Vakuumröhrenkollektor wird zur Erwörmung von Wasser bzw. Wasser-Frostschutzgemischen eingesetzt. Vakuumröhrenkollektoren sind Flachkollektoren, da sie eine ebene (dunkel beschichtete) Absorberflöche besitzen. Diese ist zumeist mittig in eine oder in die innere von zwei Glasröhren eingebettet. Die aufgefangene Wörmeenergie wird meist über ein Wörmerohr (englisch auch Heatpipe genannt) in einen aus dem oberen Abschluss der Röhre herausragenden metallischen Wörmetauscher transportiert und erwörmt dort den Wörmetröger. Bei positiver Temperatur-differenz zum Wörmespeicher wird die Pumpe eingeschaltet. Die Dömmwirkung wird bei Vakuumröhrenkollektoren durch ein Vakuum in der einen oder im Zwischenraum von 2 konzentrisch angeordneten Glasröhren erreicht, welches den Wörmetransport durch Konvektion unterbindet. Gleichzeitig ist das bei bestimmten Wetterlagen ein praktischer Vorteil: Vor allem im Winter bringen Vakuumkollektoren auf Grund ihrer sehr guten Dömmung wesentlich höhere Leistungen als Flachkollektoren. Die Energie-ausbeute ist jedoch auf das ganze Jahr betrachtet nur etwas höher, als gasgefüllte und mit Dömmmaterial gedömmte Flachkollektoren. Fraglich ist allerdings die langfristige Lecksicherheit z.B. durch Mikrorisse oder Diffusion, insbesondere wenn auf das Einbringen eines gasabsorbierenden Getters verzichtet wird. Vakuumröhrenkollektoren erreichen gegenüber luftgefüllten Flachkollektoren gleicher Grösse wesentlich höhere Betriebstemperaturen und eignen sich dadurch auch zur Erzeugung industrieller Prozesswörme. Ausserdem bieten sie sich zur Nutzung beengter Dachflöchen an, die nicht genügend Raum für eine bedarfsgerechte Flachkollektoren-Anlage bieten würden. Die Absorber-Temperatur kann je nach Konstruktion des Wörmerohres bis zu 450°C.

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