Wie funktioniert ein Solar-Wasser-Heizer

Wie funktioniert ein Solar-Wasser-Heizer

Einschließlich einer Diskussion über aktive und passive Systeme, Solarkollektoren und Wasserspeichertanks.

Die ersten, rudimentärsten Solar-Warmwasserbereiter waren einfach schwarze Metallbehälter, wie Fässer oder Trommeln, die im Sonnenlicht platziert wurden. Wasser füllte sie, nahm Wärme von der Sonne auf und wanderte dann durch ein Rohr zum Warmwassersystem des Hauses.

Moderne Solar-Warmwasserbereiter verwenden das gleiche Grundprinzip, enthalten jedoch ein ausgeklügeltes System aus Pumpen, Speicherbehältern und Sammelvorrichtungen, um die Menge der Sonnenenergie auf das Wasser, das erzeugte Warmwasser und die zurückgehaltene Energie zu maximieren. Nahezu alle leiten warmes Wasser in einen existierenden herkömmlichen Tank-Wassererhitzer ein, der eine sekundäre Wärmequelle hat und somit die Energieaufnahme reduziert, die benötigt wird, um heißes Wasser zu halten. Der konventionelle Warmwasserbereiter sichert die Solarheizung an bewölkten Tagen und Zeiten erhöhter Nachfrage.

Es werden viele Konstruktionen hergestellt, die sich durch die Art der Kollektor- und Zirkulationssysteme unterscheiden, die sie verwenden.

Solare Warmwasserbereiter

Alle Solarwarmwasserbereiter fallen in zwei Hauptkategorien: passiv und aktiv. Aktive Systeme verwenden Umwälzpumpen, während passive Systeme Wasser über die natürliche Neigung des Wassers bewegen, wenn es erwärmt wird.

Aktives Solar-Warmwassersystem

Aktive Systeme können entweder direkt oder indirekt zirkulieren. Bei einem direkten System zirkuliert eine Pumpe das Wasser eines Hauses durch die Kollektoren. Indirekte Systeme zirkulieren kein Haushaltswasser durch die Kollektoren, sondern pumpen stattdessen ein nicht gefrierendes Wärmeträgerfluid durch die zu erwärmenden Kollektoren. Diese Frostschutzflüssigkeit läuft dann durch einen Wärmetauscher in einem Speichertank, wo sie ihre Wärme an das Wasser überträgt. Das indirekte System ist komplexer, aber besser in Klimazonen, in denen gefrierende Temperaturen ein direktes System einfrieren würden.

Passives solarthermisches System

Passive Systeme, obwohl weniger teuer als aktive, sind bei der Wärmeübertragung nicht so effizient, weil sie das erhitzte Wasser nicht so schnell zirkulieren lassen. Auf der positiven Seite sind sie kostengünstiger, zuverlässiger und langlebiger.

Solarkollektoren

Der Kollektor ist Teil eines solaren Wassererwärmersystems, das die Wärme der Sonne sammelt und an das Wasser abgibt. Ein Beispiel für den einfachsten Kollektor ist die altmodische "Hot Box", ein recycelter Heißwassertank, der von seiner Schale befreit, schwarz lackiert und in eine gut isolierte Dose mit Glasdeckel gelegt wurde. Obwohl es unglaublich einfach ist, ist es tatsächlich ein effektives System, das für sehr geringe Investitionen einfach zu installieren und zu installieren ist. Unabhängig davon, ob das System eines Hauses aktiv oder passiv ist, wird es einen von drei Arten von Solarkollektoren haben: Flachkollektor, integriertes Kollektorspeichersystem oder Vakuumröhrenkollektoren.

Der nächste Schritt ist ein Hot-Box-Kollektor, der eine schwarze Absorberplatte verwendet, um Sonnenstrahlung zu sammeln.Diese Kollektoren haben gewöhnlich eine dunkle Absorberplatte, die unter einem oder mehreren Glas- oder klaren Kunststoffabdeckungen angeordnet ist. Die Platte überträgt die Sonnenwärme auf Kupferrohre (auch schwarz lackiert, meist mit elektrostatischer Farbe). Das Wasser fließt durch diese Absorberplatte, wo es von der Sonne erwärmt wird. Die Isolierung hält die Hitze im Inneren der Box. Dies ist der heißen Box bei der Lieferung größerer Mengen an erhitztem Wasser überlegen. Absorberplattenkollektoren haben ein viel niedrigeres Profil und wiegen weniger als eine rudimentäre Hotbox, was sie zu einer attraktiven kostengünstigen Lösung für bestehende Häuser macht (und besonders wirtschaftlich zum Heizen von Schwimmbecken).

Die Top-of-the-line-Technologie für die solare Warmwasserbereitung ist ein Vakuumröhrenkollektor. Diese Art von System weist parallele Reihen von transparenten Glasröhren, Metallabsorbern und beschichteten Rippen auf. Diese Hightech-Kollektoren minimieren den Wärmeverlust durch Strahlung. Einige Arten verwenden Glasrohre in Rohren oder haben ein Metallabsorberrohr, das an einer Finne befestigt ist. Bei dem letzteren Typ absorbiert die Beschichtung der Flosse Sonnenenergie, verhindert jedoch einen Wärmeverlust. In den Rohren wird ein Vakuum erzeugt, das den Wärmeverlust durch leitfähige und konvektive Elemente eliminiert, was die Effizienz der grundlegenderen Kollektorsysteme erheblich beeinträchtigt. Evakuierte Röhren- oder Vakuumkollektoren können überraschend hohe Wassertemperaturen erreichen, manchmal über 300 Grad F.

Integrierte Kollektorspeicher- ("Batch") - Systeme (ICS) verwenden auch eine verglaste, isolierte Box, verwenden aber einen oder mehr schwarze Rohre oder Tanks anstelle von Absorberplatten, um das Wasser zu erhitzen. Das vorgewärmte Wasser wird zum konventionellen Backup-Warmwasserbereiter geleitet und dort gelagert. Außenrohre sind anfällig für Frost, daher ist diese Art der Aufstellung nicht für Regionen mit strengen Wintern geeignet.

Solare Wasserspeicher

Solare Speicherbehälter für Warmwasserbereiter sind gut isoliert und haben Ein- und Ausgänge, die von und zum Kollektor führen. Eintanksysteme verwenden eine Reserveheizungs / Solarspeicherkombination. Zwei-Tank-Systeme verfügen über einen Solar-Wassererwärmer, der das Wasser vorwärmt, bevor es zu einem herkömmlichen Wassererhitzer gelangt.

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Autor Des Artikels: Alexander Schulz. Unabhängiger Konstrukteur und technischer Experte. Arbeitserfahrung in der Baubranche seit 1980. Fachkompetenz in den Richtungen: Bau, Architektur, Design, Hausbau.

Video-Anleitung: Funktionsprinzip solar - vaillant.


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