Kommt drauf an was du willst Thomas.

Wenn du die Wahl hättest: würdest du lieber eiskaltes Wasser aus einem Gebirgsbach trinken (brrrrr), oder schön vorgewärmtes Wasser aus dem Fluß kurz hinter dem Atomkraftwerk?

Also frische kalte Luft mit Sauerstoff von draußen, die dich frieren lässt oder den schönen warmen Mief, der sich mit der Zeit in deinem Zimmer ansammelt.

Es gibt immer verschiedene Betrachtungsweisen.
Ich persönlich würde versuchen mir den besten Kompromiss aus beidem zu gönnen.

Luft oder Wasser ist hier eher kein Wirkungsgradkriterium. Kommt immer drauf an, wie man die Technik am intelligentesten realisiert. Und ... mich würde aber auch interessieren wie man sinnvoll einen nicht geschlossenen Flüssigkeitskreislauf für Heizzwecke hinkriegt. :-)

In diesem Sinne wünsche ich dir eine gute Nacht Thomas.

Grüße
Herbert

Darum bin ich nicht Pfarrer geworden! Man versteht mich gerne einmal falsch.
Mit unseren Frischluft Kollektoren müssen wir immer bei NULL anfangen. Oder gegebenenfalls UNTERNULL. Der Flüssigkeitskreislauf kann jedes Grad über der Speichertemperatur ernten. Das war alles.



Heute ist es trüb, regnerisch, 9 Grad, im Schatten des Hauses. Hat keinen direkten Zusammenhang. Wollte auch ein bisschen testen. Was genau, weiss ich nicht einmal. Temperatur in einer Vacuumröhre an einem dunklen 12. März? Sie steigt übrigens langsam. 18,6 Grad. Breche den Versuch nach 20 Minuten ab, weil mir das Bad zu kühl wird. Das Sensorkabel ist zu kurz, die Tür offen. Aber solange ich den roten Faden nicht verliere, ...



Strom und Wasser. Im Lidl gab es diese Batterieerhaltungsnetzteile. So sind Mopeds und Camper stehts startbereit. Mit einem Rasensprenger entsalzte ich die Unterseite meines Autos.
Und frage jeden Morgen mein Smartphone: Wetter Narbonne? 17 Grad, teilweise bewölkt. In der Röhre sind es jetzt bereits 21.5 Grad.
Thomas

Neue Versuche am So. 11.03.2018:

Den ersten Versuch mit den 4 Vakuumröhrchen hatte ich am 6.03. mit den eingebauten Gebläsen gemacht. Die Ergebnisse hatten mich überrascht, waren aber doch irgendwo erklärbar.

Jetzt nachdem ich ein neues Anemometer zurückgeschickt bekam, hab ich einen Testaufbau mit einem starken, regelbaren Lüfter und einer genauen Luftmengenmessung gebaut.
Der stärkere Lüfter (K3G133-RA01-03 von EBM/Pabst) ersetzt die eingebauten Gebläse und kann dann wahlweise für den rechten oder linken Aufbau des Testkollis (unterschiedlich dicke Zuluftröhren) verwendet werden. Er kann 400Pa Druck erzeugen und 275m³ Luft (freiblasend, gemessen) in der Stunde liefern, also einiges mehr als die kleineren Gebläse vorher.

Der erste Versuch mit voll aufgedrehtem Lüfter ergab bei den 22mm-Zuluftröhren nur etwa 35m³/h Luftmenge und bei den 15mm-Röhrchen nur etwa 25m³/h. Das hatte ich nicht erwartet. Ein Blick in's Datenblatt des Lüfters zeigt, dass fast 400Pa für den Luftwiderstand der jeweils zwei Röhren draufgehen.
Die Solareinstrahlung bewegte sich dabei so zwischen 70-140W/m². Ich hab versucht, für die Messungen in etwa stabile Werte abzuwarten. Die Außentemperatur betrug ca. 15°C und die Stillstandstemperatur der vier Röhren lag über 30°C. Leider kann ich die Stillstandstemperatur im Moment nicht messen, weil mein Sensor etwa 10cm weit weg sitzt und immer mindestens einen leichten Luftstrom aus den Röhren beenötigt. Es ist also anzunehmen, dass die Stillstandstemperatur höher liegt.

Bei Erhöhen der Lüfterleistung, fiel die Temperatur der erwärmten Luft aus den Röhren auf ein Delta T von etwa 3-4° zur Umgebungstemperatur. In einem sehr großen Regelbereich der Lüfterleistung (etwa 20-100%) änderte sich die Temperaturdifferenz um nicht mehr als 1°C. Was mich doch etwas verblüfft.

Ich kann mir das so erklären:
Das Zuluftrohr aus Kupfer hat eine Wärmeleitfähigkeit von knapp 400W/m*K, das Borosilikatglas nur 1,2W/m*K. Kupfer gibt Wärme schnell ab (oder nimmt auf), egel in welche Richtung. Das Glas tut sich da erheblich schwerer. Das Kupferrohr erwärmt sich durch die Wärmestrahlung und Konvektion vom Glasrohr und würde im Stillstand irgendwann genau so heiß. Strömt nun kalte Zuluft in das Kupferrohr ein, kühlt es am Eingang bis auf die Zulufttemperatur ab, weil ja immer neue Zuluft einströmt. Je weiter sich die Luft im Rohr bewegt, um so mehr wird sie erwärmt. Bei sehr kleiner Luftgeschwindigkeit kann sich die Luft stark erwärmen, bei großer Luftgeschwindigkeit erwärmt sie sich nur wenig.
Am Ende des Kupferrohres tritt die so erwärmee Luft aus, wird umgelenkt und hat nun zwei verschieden warme Oberflächen vor sich. Einmal die innere Glasoberfläche und zweitens die äußere Oberfläche des Kupferrohrs. Die Glasfläche hat zwar die größere Oberfläche als das Kupferrohr und könnte somit mehr Wärme an die Luft abgeben, kann aber wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit nicht genügend schnell Wärme durch das Glas nachliefern. Das Kupferrohr kann das aber und wird ja zum Anfang des Rohres hin bis zur Außentemperatur kühler. Je nach dem, welche Temperatur die Luft am Ausgang des Kupferrohres hatte kann sie sich jetzt auf dem Rückweg entweder noch erwärmen oder sie kühlt sich eher sogar am Kupferrohr wieder ab. Die Temperatur des Kupferrohres hat auf jeden Fall den weitaus stärkeren Einfluß auf die austretende Warmluft als die Temperatur der Glasoberfläche.
Würde man statt des Kupferrohrs ein Glasrohr verwenden, würde aufgrund der gleichen Wärmeleitfähigkeit die Warmlufttemperatur wesentlich höher sein. Durch ein thermisch isolierendes Zuluftrohr könnte man den Effekt fast ganz beseitigen. Aber solch ein Material dürfte schwierig zu bekommen sein.

Das Problem der reduzierten Warmlufttemperatur macht sich ja speziell bei niedrigeren Einstrahlungsleistungen und niedrigen Außentemperaturen bemerkbar. Wenn du bei -10°C und geringer Sonneneinstrahlung nur 20°C erreichst, kannst du dein Wohnzimmer mit 20°C nicht mehr heizen (nur Luft austauschen)! Die Vakuumröhre könnte zwar prinzipiell mehr Temperatur erreichen aber durch das Prinzip mit dem Zuluftrohr kriegst du die halt nicht raus.

Ach ja, eins fällt mir dazu noch ein. Es wäre vermutlich geschickter die Warmluft aus dem Kupferrohr zu ziehen statt aus dem Zwischenraum zwischen Kupferrohr und Glasrohr. Damit müssten höhere Temperaturen erreichbar sein. Bei meinem Versuchsaufbau kann ich das leider nicht mehr ändern.

Ein Flachkollektor, ob unter-, durch- oder überströmt hat diesen Nachteil nicht, bei ihm wird die erreichbare Temperatur bzw. Wärmeleistung dafür durch die wesentlich schlechtere Wärmeisolierung des Absorbers reduziert.

Zum jetzigen Zeitpunkt bin ich mir nicht einmal sicher, ob man auf diese Art mit Vakuumröhren überhaupt höhere Gewinne als mit Flachkollektoren einfahren kann.


Gruß
Herbert


PS: Das Conrad-Anemometer hat einen Rechenfehler. Auch das zweite Gerät rechnet falsch. Da ich den Flächenwert anders eingegeben habe liegt der Rechenfehler jetzt nur woanders.

Hallo Andy,

ein Kunststoffrohr muss schon von der Physik her für eine höhere Temperatur sorgen. Nur kenne ich keinen Kunststoff, der auf Dauer beständig gegen die Stillstandstemperatur des VR-Kollektors ist.

Ja, der Druckverlust hat mich auch erschreckt. Allerdings musst du bedenken, dass für den Test nur 2 Röhren verwendet werden. Bei 12 Röhren wie bei Wolfgang und Thomas sieht das natürlich schon viel besser aus. Da fällt der Druckverlust vermutlich nicht so leicht auf, weil er sich ja auf sechs mal so viele Röhren aufteilt und verringert. Ich konnte den Druckabfall von knapp 400Pa auch nur angeben, weil in dem Fall der Lüfter auf Volllast lief und mir das Datenblatt den Wert sozusagen lieferte. Bei geringerer Lüfteransteuerung ist das auch nicht mehr so leicht möglich.
Man sieht auch deutlich, dass die dünneren Röhrchen (15mm) einen deutlich höheren Druckverlust ergeben.
Was mich aber am meisten überrascht hat, ist die niedrige Temperatur der gelieferten Warmluft und die weitgehende Kostanz bei verschiedenen Lüfterleistungen.

Mein Messaufbau ist so genau wie ich es mit einfachen Mitteln erreichen konnte. Vom Sammlergehäuse geht ein 30cm langes KG-Rohr (Luftberuhigung) mit 70mm Durchmesser auf den Rotor des Anemometers, der auf den Millimeter genau den gleichen Innendurchmesser hat. Danach kommt ein weiteres Stück KG-Rohr bis zum Diagonallüfter, der die Luft über diese Konstruktion aus dem Kolli zieht. Die Flächenberechnung des Anemometers ist genau auf den Rotor eingestellt. Der Test mit freiblasendem Lüfter ergab einen Wert von 265m³/h, also fast haargenau der Wert aus dem Datenblatt. Die m/s habe ich nicht gemessen, da das Anemometer den Luftdurchsatz aus der Geschwindigkeit errechnet. Das 70mm-Rohr scheint nur einen vernachlässigbaren Druckverlust zu erzeugen (<5m³/h). Der gesamte Messaufbau ist sehr gut abgedichtet, so dass auch keine Falschluft gezogen werden kann. Die Isolation des Sammlers ist zusätzlich durch Zwingen so unter Spannung gebracht, dass auch hier keine Falschluft gezogen werden kann. Die Temperatursensoren LM35 (+-0,5°) sitzen genau mittig im Loch des Sammlergehäuses aus dem die Warmluft austritt.
Ich kann keinen Fehler im Versuchsaufbau entdecken. Die Interpretation der Messwerte ist für mich allerdings auch ziemlich schlüssig. Das Anemometer hat zwar einen Rechenfehler, der wirkt sich aber nur bei sehr hohen Durchsatzwerten aus, die beim Testkollektor nicht erreicht werden.

Weil sich mit dem ersten Testlauf schon nicht erwartete Ergebnisse zeigten, habe ich ja für diese Messung ganz bewusst auf verifizierbare Messverfahren und -genauigkeiten geachtet.

Bei hoher Solareinstrahlung sehen die Ergebnisse mit Sicherheit sehr viel freundlicher aus, aber die hatten wir in den letzten Tagen nicht.

Übrigens, was die Lüfterleistung angeht: das ist ja ein Hauptinteresse von mir, die Lüfterleistung so einzuregeln, dass die maximale Wärmeleistung bei geringster Lüfterleistung erzielt werden kann. Ich hoffe dass ich das in meinen vorherigen Beiträgen logisch rüberbringen konnte.


Bis dann
Herbert

Danke Jörg,

du hast es noch etwas deutlicher gesagt. Das von mir gebaute Ding ist ja nur für den Test. Aber gerade bei der kleinen Anzahl von Röhren fällt der Druckverlust um so stärker auf!
Ähhhm, die Glasröhrchen, die du gefunden hast, haben sicher eine Vergoldung.
Ich hab was gefunden für 18,-€. Wenn du aber eine Vakuumröhre aus China für 2,-€ kauftst und dann ein deutsches Glasröhrchen für 18,-E reinmachst, ist irgend was schiefgelaufen.


Bis dann
Herbert