Solarthermische Niedertemperatursysteme - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 396

Abb. 6.6 Rohrleitungs- und Verteileranordnung in Flachkollektoren in einer seriellen Schaltung
( a ), parallel ( b ) und einer biologischen Vorbildern entnommenen Art ( c ). (ISE 2012)

tragung die Art der thermischen Randbedingungen sowie die Wahl des Mediums eine
essentielle Rolle spielen.
Bei den Wärmeverlusten auf der Kollektoroberseite ist zu prüfen, ob der Wärmetrans-
port von der Glasplatte (Wärmeverlust) zwangskonvektiv oder durch Dichteunterschiede
infolge unterschiedlicher Temperaturen (Naturkonvektion) erfolgt. Welches Berechnungs-
verfahren und welche Methode hierbei zu wählen ist, hängt von den Randbedingungen
ab. Beispielsweise liegt auf der Kollektorrückseite zumeist eine Kombination aus Wärme-
leitung- und naturkonvektiven Verlusten vor. Wesentlich komplexer ist die thermohydrau-
lische Berechnung der Temperaturverteilung innerhalb des Kollektorkastens. Hier treten
gleichberechtigt Wärmestrahlung, Konvektion und Wärmeleitung auf, so dass hier zumeist
numerische Verfahren verwendet werden, die als thermische Randbedingungen die Werte
auf den Rändern ansetzen müssen sowie den Impulsfluss aus und in den Kollektorkasten.

6.2.3 Vakuumkollektor

Vakuumkollektoren unterscheiden sich von Flachkollektoren durch eine nahezu optimale
Wärmeisolation innerhalb des Kollektorkastens. Die Absorberstreifen befinden sich inner-
halb eines evakuierten Glaskolbens. Damit werden Konvektionsverluste praktisch völlig
ausgeschlossen. Lediglich die Wärmestrahlung tritt als Verlustfaktor auf. Diese wird durch
eine selektive Beschichtung der Absorberstreifen minimiert. Die Wärmeübertragung an
den Anlagenkreis erfolgt entweder direkt oder mit Hilfe des Heat-Pipe Systems.
Bei direkt durchströmten Vakuumröhren gibt es zwei unterschiedliche Typen, den ko-
axialen Vakuumröhrenkollektor und den U-Rohr-Kollektor.
In der koaxialen Ausführung ist der Absorber direkt mit einem koaxialen Wärmetau-
scherrohr verbunden, das vom Wärmeträgermedium direkt durchflossen wird, weshalb
er oft auch als Finnenabsorber bezeichnet wird. Das Wärmeträgermedium nimmt über
das Wärmetauscherrohr die Wärme vom Absorber auf. Das Wärmetauscherrohr mündet
in die Sammelleitung. Abweichungen von der Südrichtung können durch axiales Drehen
(maximal ca. 25°) der Vakuumröhren kompensiert werden. Die kritische obere Seite, den
sogenannten Kopf, einer solchen Kollektorröhre zeigt die Abb. 6.7 . Dort treten in Folge