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Wirkungsgrad von Röhrenkollektoren im Winter

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Eingestellt 3, Dez 2012 in Solare Wärme, Heizen von Anonym

Wie hoch ist die Leistung von Vakuumröhren abhängig von der Aussentemperatur?

Die Vakuumröhren meiner Solarthermie-Anlage erreichen im Moment bei voller Sonnenbestrahlung ungefähr 50º-55ºC. Die Aussentemperatur beträgt nachts 0 - 10ºC und tagsüber ca. 20ºC in der Sonne (Standort Spanien). Die Röhren sind mit einer Neigung von 20º und südlicher Ausrichtung montiert. D.h. sie sind nicht optimal auf die Wintersonne ausgerichtet. Im Sommer muss das System bei einer Aussentemperatur von max 40 - 45ºC ständig zusätzlich auf die max. Speichertemperatur heruntergekühlt werden. Wenn ich das Verhältnis von Röhrentemperatur und Aussentemperatur von Sommer zu Winter sehe, erscheint mir die Röhrentemperatur im Winter weitaus zu niedrig. Hängt dies nun lediglich vom schlechten Winkel ab, oder sind womöglich einige Röhren defekt?

   

1 Antwort

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Beantwortet 22, Okt 2013 von Roland Siemon (221 Punkte)

Das Thema ist komplexer als es zunächst scheint. Hierbei muß man zwei Dinge grundsätzlich unterscheiden. 


Zum einen ist es das Betriebsverhalten von Solarkollektoren, zum anderen die Verhaltensweise in Verbindung mit einer Heizungsanlage. Betrachten wir zunächst das Betriebsverhalten. Nehmen wir als Beispiel einen einfachen Schwimmbadabsorber. Er ist völlig ungedämmt und erwärmt das durchlaufende Wasser, wenn die Sonne darauf scheint. Der Erwärmung steht eine Abkühlung zur Umgebung entgegen. Daher ist er nur für die Sommermonate geeignet. 

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Der Flachkollektor ist dagegen eine Spur besser. Er ist wenigstens von der Unterseite gedämmt, die Verluste sind von der Umgebungstemperatur stark abhängig. Im Sommer sind sie kaum spürbar, im Winter bei 20°C minus bringt er kaum Leistung. 

Die Vakuumröhre hingegen ist durch das vollständig umgebene Vakuum gegen Außentemperaturen abgeschottet. 
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Die Temperaturverluste der Röhre sind minimal. Die Verluste des Vakuumkollektors kommen nun durch den Sammler und die angeschlossenen Leitungen je nach Außentemperatur zustande, sind aber sehr gering. Nun zum Betriebsverhalten des Kollektors. Dieser liefert keine absolute Temperatur ab. Die Temperatur des hineinfließenden Wassers wird um den solaren Betrag angehoben. Die Temperaturerhöhung setzt sich aus den Komponenten Temperatur am Einlauf und Austritt sowie der Durchflußmenge zusammen. Beispiel: Würde die Solarfläche 2 kW in Wärme umsetzten und 40°C in den Kollektor hineinfließen, dann haben wir bei einer Durchlaufmenge von 4 Liter/min eine Vorlauftemperatur von 47,4°C . Bei einer Einlauftemperatur von 50° wäre der Vorlauf 57,4°C usw. Nun ist im Sommer die Heizungsanlage nicht in Betrieb, lediglich der Heizkreis zur Boilerladung. Die Rücklauftemperatur dieses Heizkreises ist aber wesentlich höher als der Rücklauf der Heizkörper im Winterbetrieb. Daher stellen sich andere Temperaturen am Kollektor ein. Weitere Fragen beantworten wir Ihnen auch gerne.
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