Grundlagen - Solarthermie - page 26

vom Glas zurückgehalten werden kann. Parallel dazu gibt er über Kon-
vektion Energie an die Luft im Scheibenzwischenraum ab, die das Glas
zusätzlich erwärm t 1 . Die Glasaußenseite und auch Kollektorrahmen und
-rückseite schließlich geben ebenfalls konvektiv Energie an die Umge-
bungsluft ab. Dieser Vorgang wird durch Wind erheblich verstärkt. Eine
Wärmedämmung auf der Absorberrückseite und zu den Seiten hin sorgt
dafür, dass der Wärmestrom möglichst gering ist (Nach oben zum Glas
hin darf natürlich keine Dämmung sein, da die Solarstrahlung ja auf den
Absorber treffen muss). Über Wärmeleitung an das Montagesystem wird
nur wenig Verlustenergie transportiert.
In Abb. 2.7 ist die Energiebilanz für den Kollektor mit dargestellt:
Die Kollektornutzleistung Q Nutz ist die Differenz aus dem absorbier-
ten Wärmestrom Q abs und dem Gesamtwärmeverluststrom Q V an die
Umgebung. Die Kollektorleistung Q Nutz muss offenbar von der Tempe-
raturdifferenz zwischen Kollektorinnerem und Umgebung abhängig sein,
so zeigen es auch die Wirkungsgradkennlinien in Abb. 2.8 .
Der Kollektorwirkungsgrad ist das Verhältnis der Kollektornutzleis-
tung Q Nutz (in W) zur globalen Einstrahlungsleistung (in W=m 2 )auf
die Kollektorfläche (in m 2 ). Als Kollektorinnentemperatur wird die mitt-
lere Temperatur aus Wärmeträgerein- und -austritt angenommen. Der
bei einer Temperaturdifferenz von 0K erzielbare Wirkungsgrad wird als
Konversionsfaktor bezeichnet. Bei einfachen Schwimmbadabsorbern be-
trägt dieser 0,85 und mehr, bei den sog. CPC-Vakuumröhren nur 0,65 bis
0,70. Dieser auffallend geringe Wert ist im Wesentlichen darauf zurück-
zuführen, dass der Wirkungsgrad auf die Aperturfläche bezogen ist und
diese beim CPC von dem recht großen rückseitigen Reflektor gebildet
wird.
Abbildung 2.8 zeigt, dass die verschiedenen Kollektorbauarten sehr
unterschiedliche Wirkungsgradverläufe aufweisen, entsprechend sind sie
für bestimmte Anwendungen mehr oder weniger gut geeignet. Darauf
wird im folgenden Abschnitt vertiefend eingegangen.
1 Man unterscheidet drei Varianten des Wärmetransports: Energietransport über elek-
tromagnetische Strahlung, konvektiver Transport von einer festen Wand an eine
Flüssigkeit oder ein Gas und zuletzt Wärmeleitung zwischen benachbarten Molekü-
len.