Impuls- und Energietransport in solarthermischen Systemen - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 276

insbesondere wenn bei hoch gewähltem Systemdruck das Verdampfen erst bei höheren
Temperaturen beginnt. Lange und ungedämmte Leitungen zum Ausdehnungsgefäß sen-
ken diese Temperaturbelastung deutlich. Ebenso kann eine hängende Anbringung des
Membranausdehnungsgefäßes die Überhitzung der Gefäßmembran verhindern.
Phase 3: Sieden im Kollektor - Phase mit Sattdampf Dies ist eine Phase mit verlangsa-
mendem Druckanstieg. Ein kleinerer, jedoch nicht unbedeutender Teil des Kollektorinhal-
tes ist in den Absorber- und Sammelrohren noch in flüssiger Form vorhanden. In dieser
Phase wird an allen Stellen am Absorber entweder flüssiges Medium oder Sattdampf im
thermischen Gleichgewicht mit der Flüssigkeit beobachtet. Die Vor- und Rücklaufleitun-
gen werden zunehmend nach unten in Richtung Membranausdehnungsgefäß mit etwa
gleichem Flüssigkeitsniveau leergedrückt (kommunizierende Gefäße) und der Wärmetau-
scher kann vom Dampf erreicht werden. Dies kann auch auf der Sekundärseite des Wär-
metauschers zur Dampfbildung führen. Der Anlagendruck erreicht seinen Maximalwert,
woraus auch die höchste Siedetemperatur resultiert. Die abgeführte Leistung ergibt sich
aus dem Kollektorwirkungsgrad bei hohen Temperaturen unter Berücksichtigung der in
den Rohren und dem Absorber gespeicherten Energie. Nach dem Prinzip des Wärmeroh-
res wird hierbei sehr effektiv Energie bei nahezu konstanter Temperatur von der Wärme-
quelle zu allen Wärmesenken transportiert, wobei hier der Dampf wieder kondensiert und
als Flüssigkeit nach unten abläuft. Die Temperaturunterschiede zwischen Wärmequelle
(Kollektor) und Wärmesenke (z. B. Wärmetauscher) sind dabei niedrig (Größenordnung
wenige Grad Kelvin), da nur geringe Druckunterschiede (Strömungsdruckverluste des
Dampfes) bestehen. Es sind jedoch auch Konzentrationsunterschiede im System Wasser-
Glykol zu beachten (fraktionierte Destillation). Die maximale Temperaturbelastung der
vom Dampf erreichten Anlagenkomponenten hängt somit über die Sattdampftemperatur
vom maximalen Anlagendruck ab. Am Beginn dieser Phase können die Temperaturen der
Vor- und Rücklaufleitungen im Technikraum und der Zulaufleitung zum Ausdehnungs-
gefäß sinken, da der Dampfbereich sich jetzt wesentlich langsamer vergrößert und die mit
Flüssigkeit gefüllten Leitungen abkühlen. Zu einem sprunghaften Temperaturanstieg bis
zur Siedetemperatur kommt es erst, wenn Dampf an diesen Stellen auftritt.
Phase 4: Sieden im Kollektor - Phase mit Sattdampf und überhitztem Dampf Im obe-
ren Kollektorbereich beginnt die Flüssigkeit vollständig zu verdampfen. Diese Bereiche
überhitzen und die Absorbertemperatur steigt. Dadurch sinkt der Kollektorwirkungsgrad
weiter und die mit Dampf abzutransportierende Energiemenge sinkt, weil weniger Energie
in die von Dampf gefüllten Anlagenbereiche transportiert wird, so dass auch die „Ver-
lustfläche“ der Anlage sinken kann. Das Dampfvolumen sinkt auch bei gleich bleibender
solarer Einstrahlung rasch. Der Anlagendruck sinkt (und damit auch die Sattdampftem-
peratur), und Flüssigkeit wird aus dem Ausdehnungsgefäß langsam in die Rücklaufleitung
geschoben. Die Rückschlagklappe verhindert letzteres vorlaufseitig. Mit größer werdenden
Überhitzungsbereichen im Kollektor sinkt der Anlagendruck weiter und das Flüssigkeits-
niveau des Rücklaufes erreicht den Kollektorzulauf. Auch der Vorlauf füllt sich langsam