Eigentlich wollte ich auf die Sonne warten um mit dem Anemometer Messungen am Röhrentestkollektor zu machen.
Da sie mir den Gefallen nicht getan hat, hab ich jetzt mal schnell an den beiden unterschiedlichen Kollektorhälften gemessen:
Beide Gebläse voll aufgedreht, Ausgangstemperaturen bei den Kollektorhälften ca. 26°C und 27°C (also nur ein Grad Unterschied, trüber Himmel). Bei den Luftströmen hab ich mit dem Anemometer aber sehr deutliche Unterschiede gemessen.
Die Kollektorenseite mit den 22mm-Zuluftröhren bringt etwas mehr als 1,6m/s am Ausgang, die Kollektorseite mit den 15mm-Röhrchen aber nur ca. 0,75m/s (ohne Gewähr, weil schon kleine Verschiebungen die Messwerte verändern).

Daraus folgert, dass die dünnen Röhrchen den Luftstrom so stark behindern, dass gegenüber den 22mm-Röhrchen nur noch etwa die Hälfte der Wärmeenergie geerntet werden kann. Selbst die 22mm-Röhrchen sind bei meinen Vakuumröhren noch zu dünn und bringen nicht die optimale Luftmenge.

@Thomas:
Es ist stark anzunehmen, dass der gleiche Effekt bei deinem Röhrenkollektor auftritt. Dadurch verlierst du einen nicht unerheblichen Teil der Wärme. Nach meinen letzten Überlegungen glaube ich, dass du recht hast: das Zuluftrohr ist warscheinlich dann optimal, wenn der Querschnitt die Hälfte des inneren Glasrohres beträgt, weil dann die Stömungsverluste am geringsten sind. Die Ausgangstemperatur wird eher weniger davon beeinflusst.

Vielleicht probier ich das noch mal mit einer verbesserten Messanordnung und anderen Lüftern aus.

Bis dann
Herbert

Administrator

Für die Berechnung hatte ich in meinem obigen Beitrag den Rotordurchmesser angegeben. Richtigerweise muss aber der Rohrdurchmesser angesetzt werden, denn die Luft verteilt sich hinter dem Ventilator auf den gesammten Rohrdurchmesser. Bei dir, Wolfgang, habe ich (wenn ich mich richtig erinnere) den Rohrdurchmesser für die Berechnung genommen.
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Grüße von
Rainer
(Sandy)
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Hallo Wolfgang,

es freut mich, dass du dich hier mal zu Worte meldest, zumal die Idee für diesen Thread durch deinen Röhrenkollektor entstanden ist. Es hätte mich allerdings auch gefreut, wenn du hier mitdiskutiert hättest. Durch Kritik kann man sich gegenseitig weiter bringen und kann Denkfehler ausmerzen.
Mich hätte vor allen Dingen interessiert, ob du die gleichen Erfahrungen wie ich mit der Temperatur am Ausgang bei unterschiedlicher Lüfterleistung gemacht hast.

Eigentlich ging es in diesem Thread ja ursprünglich um beidseitig offene Vakuumröhren. Erst nachdem sich gezeigt hatte, dass die schlecht oder gar nicht zu bekommen sind, habe ich diese Tests begonnen, weil ich wissen wollte, ob auch bei den einseitig offenen Röhren die diffuse Strahlung gut genutzt werden kann.
Die bisherigen Ergebnisse kann man in den letzten Beiträgen nachlesen.

Über die Verteilung der Luftströme in den Röhren habe ich mir zuerst mal keine Gedanken bei meinen Tests gemacht. Erstens habe ich in dem kleinen Testkollektor nur je zwei Röhren je Lüfter, die symmetrisch angeordnet sind und deswegen keine Druckunterschiede haben. Und zweitens ging es mir in erster Linie darum, zu ermitteln wie man die optimale Energie rausholen kann. Das sollte natürlich auch mit möglichst wenig Lüfterleistung geschehen.
Dazu ist für mich nach wie vor unbestreitbar, dass die optimale Leistung nur entnommen werden kann, wenn der Lüfter auf einen optimalen Arbeitspunkt eingeregelt wird und zwar abhängig von der Solareinstrahlung. Das heißt ja nicht, dass eine anders geregelte Anlage schlecht ist, sie bringt nur nicht immer die max. Leistung.

Mit einem neuen Aufbau für die Luftmessung und einem stärkeren Lüfter werde ich abschließend noch ein paar Messungen an den Vakuumröhren machen (wenn die Sonne sich wieder zeigt) und hier veröffentlichen. Dann wird für mich der Flachkollektor wieder im Mittelpunkt stehen.

Ob die Ergebnisse danach für den einen oder anderen brauchbar oder richtig sind, muss jeder selbst entscheiden, da will ich will keinem was aufdrängen. Ich versuche nur streng nach physikalischen Regeln vorzugehen, aber ich kann dabei auch Fehler machen. Manchmal sind es aber auch nur Missverständnisse. Dazu ist dann die Community da, die einem den Kopf wieder zurechtrückt. :-)

@Sandy:
Ich habe jetzt mal das Flügelrad des Anemometers zwischen zwei Röhren angebracht (Sammlung und Stabilisierung des Luftstroms), die genau den gleichen Durchmesser haben. Eine Messung mit einem Lüfter hat fast genau den Datenblattwert des Lüfters für den Luftdurchsatz ergeben. Dann ist es auch egal ob die Strömung laminar oder turbulent ist, weil der gesamte Luftstrom erfasst wird. Somit müsste jetzt wirklich auch eine Berechnung der gewonnenen Energie möglich sein.
Ein bisschen Druckverlust muss ich allerdings in Kauf nehmen.


Bis dann
Herbert

Hallo Engelbert,

mein Testkollektor ist so aufgebaut. Ein Kupferrohr (könnte aber auch anderes temperaturbeständiges Material sein) geht bis auf einige cm an die innere Rohrspitze. Ab dort strömt die Luft am inneren Glasrohr zurück. Ich hab mir's allerdings einfach gemacht und das Kuferrohr ohne Halter in's Glasrohr aufgelegt (mein Kollektor liegt waagerecht). Weil ja die obere Hälte des Absorberrohrs von der Sonne erwärmt wird, hat das sogar den Vorteil, dass die zurückströmende Luft nur am heißeren Teil des Absorbers entlangstreicht. Aber beim fertigen Kollektor sind Blechklammern schon erforderlich.

So wie ich das sehe sind die Kollektoren von Wolfgang und Thomas auch so aufgebaut.

Beim Durchmesser bin ich genau deiner Meinung. Das Rohr für die Luftzuführung sollte die Hälfte des Querschnitts des inneren Glasrohrs haben, damit der Strömungswiderstand am geringsten ist. Man könnte allerdings auch über folgendes nachdenken: wenn der Rohrdurchmesser noch größer wird, sagen wir mal 50mm (1963mm²), wird der Strömungswiderstand im Zuluftrohr etwas geringer, zwischen Zuluftrohr und Absorberrohr aber höher. Dadurch wird die Strömung am Absorber auch turbulenter und die Wärmeabgabe wird wesentlich verbessert. Ich kann mir vorstellen, dass der größere Leistungsbedarf des Lüfters durch die höhere Wärmeabgabe mehr als kompensiert wird (was allerdings noch zu beweisen wäre).

Ich kann zwar Wolfgang verstehen, dass er versucht einen hydraulischen Abgleich der Röhren zu erreichen, um die Luftverteilung gleichmäßig zu machen aber wenn die Luftmenge dadurch zu gering wird, kann ja nicht mehr genügend Wärme transportiert werden und der Wirkungsgrad wird schlechter.

Nach meiner Meinung wäre also so ein Aufbau eine Alternative zum Flachkollektor, weil er einfacher zu realisieren ist und sicher einen vergleichbaren Wirkungsgrad hat. Das Prinzip mit dem innenliegenden Zuluftrohr hat gegenüber beidseitig offenen Röhren auch den Vorteil, dass die Temperatur der geförderten Luft nur etwa auf die Hälfte der internen Stillstandstemperatur begrenzt ist und damit Rohre und Lüfter nicht so stark gefährdet sind (gegen Übertemperatur).
Ich persönlich würde das aber nach jetzigem Kenntnisstand nur realisieren, wenn die Vakuumröhren preiswerter wären als ein gleichgroßer Flachkollektor.

Bis dann
Herbert


PS: Es gibt einen chinesischen Hersteller, der möglicherweise das Know-How hat, beidseitig offene Röhren zu bauen. Allerdings will er mindestens 100 Röhren verkaufen. Der Preis pro Röhre liegt dann zwischen 2-5€.
Wenn du interessiert bist Engelbert, frag ich mal unverbindlich an.

Hallo Engelbert,

puhh, ganz schön viel Fragen und Ideen. Deine Gedankenansätze finde ich auf jeden Fall spannend.


Zitat: <... aber mich läßt dieses Thema einfach nicht los. Zum einen weil man sagt, das Vakuumröhren bei der wassergeführten Solaranlagen viel besser sind.>

Ganz klar, durch die hervorragende Isolierung sind Vakuumröhren generell gut als Kollektoren geeignet. Alles drin: langzeitbeständige, gut lichtdurchlässige Glasabdeckung, selektiver Absorber und super Vakuumisolierung nach allen Seiten. Man braucht bloß noch einen Sammelkanal und eine Halterung für die Röhrenspitzen. Ein Wermutstropfen ist das innere Glasrohr, das als Wärmeübertrager für den Absorber dient. Durch dieses Glas muss die Wärme durch. Das Glas ist zwar dünn aber etwas Temperatur geht bei der Wärmeabgabe flöten. Airwasol hat statt Glas ein Edelstahlrohr verwendet, bei dem der Wärmeübergang etwa 30 mal besser ist und das Problem damit wesentlich geringer, dafür aber die Technik wesentlich aufwendiger ist.

In letzter Zeit habe ich mir einige Datenblätter von VRKs angesehen. Egal welcher Hersteller, der (max.) Wirkungsgrad liegt meistens unter 70%. Da ist D&K mit 74% bei einem seiner Luft-Kollektoren schon weit oben (von airwasol gibts leider keine Angaben). Ich wunder mich darüber, weil ich bisher auch immer gehört oder gelesen hab, dass VRKs besser als Flachkollektoren sein sollen und kann mir eigentlich auch nicht erklären, wodurch die schlechten Wirkungsgradangaben entstehen. Da man nicht alle Wirkungsgradangaben miteinander vergleichen kann, bin ich eher erst mal vorsichtig.

Ein Pferdefuß beim VRK mit dem Zuluftröhrchen ist auch, dass die erreichbare Temperatur prinzipbedingt grob unter der Hälfte der Absorbertemperatur liegt und damit bei niedriger Einstrahlung der Vorteil der Vakuumröhren stark verringert wird. Bei beidseitig offenen Röhren wäre das nicht der Fall!

Grundsätzlich halte ich die Röhren aber für eine gute Alternative, würde sie aber wie vorher schon gesagt nur verwenden, wenn sie preislich unter einem Selbstbauflachkollektor liegen ... oder wenn man zuverlässige beidseitig offene Röhren bekommt. :-)


Zitat: <Zum anderen suche ich immer noch nach einer Lösung, unser Haus umweltfreundlicher zu gestalten.>

Das treibt auch mich an und der Gedanke autarker zu werden. Solche Renovierungsarbeiten, wie du sie jetzt machst, hab ich auch schon gemacht (ist jetzt das dritte Haus) aber wenns mal fertig ist wird man durch das Ergebnis entschädigt. Deine Erfolge sehen doch auch schon sehr gut aus.


Zitat: <Der Testkollektor läßt auf sich warten. Eine Vergleichbarkeit der Aufbauten muß her.>

Hier im Forum ist schon sehr viel Erfahrung vorhanden. Was noch fehlt oder fraglich ist, kann man ja experimentell ermitteln. Du weist sicher, dass ich zwei Testkollektoren bauen will um verschiedene Ansätze zu testen. Allerdings Flachkollektoren!
Allerdings möchte ich mit den Röhrenkollektoren noch ein paar letzte Versuche machen. Unter anderem will Andy wissen, ob schwarze Zuluftröhren einen Vorteil bringen.


Zitat: <Vakuumröhre
Unbekannter Ertrag da wenig beachtet. (Wolfgang /Thomas) Das könnte man durch einen Kauf in China ändern. Die Lösung mit Innenrohr wird sicherlich aufwändiger, jeder Abstandshalter kostet in der Ferigung 1-2€ und ein 40ziger Rohr hat sicherlich auch seinen Preis. Ausdehnungstechnisch kommt wohl nur Edelstahl in Frage, was wiederum Kosten verursacht.>

Der Abstandshalter für das Zuluftrohr ist bestimmt das kleinste Problem und kostet sicher wesentlich weniger. Das Rohr könnte aber auch ein sehr dünnwandiges Rohr aus Alu oder einem anderen temperaturbeständigen Material sein (der Ausdehnungskoeffizient spielt keine Rolle). Vielleicht findet man was , was in großen Stückzahlen für eine andere Anwendung gefertigt wird (ich hab schon Alubesenstile gesehen, die bei unter 3,-€ lagen). Wenn es kein thermischer Isolator ist, hast du aber immer das Problem, dass die Ausgangstemperatur etwa auf den Mittelwert zwischen Absorbertemperatur und Außentemperatur begrenzt wird. Beidseitig offene VRK aus China (die aber auch sicher sein müssen) haben das Problem nicht und wären daher eigentlich der bessere Weg.


Zitat: <Solarpanel mit Absaugung a´la Holger73
Ist für mich eine gute Lösung, da man nebenbei auch noch Strom ernten kann. Das eine oder andere kW könnte man sicherlich sparen und entlastet die Stromrechnung. Die Gefahr die ich sehe, liegt in der Stillstandstemperatur wenn die Hinterlüftung im Sommer ausfällt/ausgeschaltet wird. Halbleiter können bei Wärme schonmal zu Ausfällen neigen, aber ein einfaches Panel kostet ja secondhand nicht viel.>

Das ist auf jeden Fall keine schlechte Idee zusätzlich zu VRK oder Flachkollektoren. Als alleinige Lösung nicht sehr effizient, aber in Kombination mit höherwertigen Kollektoren sicher eine ganz interessante Möglichkeit. Wegen zu hoher Stillstandstemperaturen wäre warscheinlich eine technische Lösung erforderlich, aber dazu findet man was.

Zitat: <Holzkiste mit Fliegennetz/Schaumkegel
Bewährt, gut, einfach nach zu bauen. Bei 20-30m² Fläche ist der Luftstrom schon ganz ordentlich, auch muß man dann über eine feldeigene Lüftungssteuerung nachdenken, bei Modulbauweise. Nur absaugen reicht vermutlich nicht mehr. Auch dürfte hier die Regel gelten, das man ab Nov bis Feb keinen nennenswerten Ertrag hat..>

Bei 20-30m² Fläche ist die Holzkistenlösung, glaube ich, zu umständlich. Was einfacheres, modulares und beständigeres wäre besser. Bei meinen Testkollektoren verwende ich statt der Holzkiste Aluminiumprofile von 40mm x 40mm. Daran ist die weitere Konstruktion befestigt (Glas, Absorber und Isolierung). Das werde ich in meinem anderen Thread noch genau beschreiben (ein paar Bilder sind dort schon zu sehen). Weil so eine Konstruktion lange problemlos funktionieren soll, würde ich auf jeden Fall witterungsbeständige Materialien bevorzugen. Welcher Absorber und welches Umströmungsverfahren das beste ist müsste man über die Testkollektoren ermitteln. Die Kosten sind auf jeden Fall sogar mit Materialien aus Deutschland absolut akzeptabel. Mein Solarluftkollektor auf dem Dach soll weniger kosten als ein normales Ziegeldach.
Bei der Luftsteuerung werde ich allerdings keine Kompromisse machen. Ich bin absolut überzeugt davon, dass darin eine der besten Optimierungsmöglichkeiten liegt. Eine Drehzahlregelung ist "alternativlos" (würde "Mutti" sagen). Die entsprechende Steuerung lässt sich sehr einfach und kostengünstig realisieren. Für den Testkollektor habe ich eine solche Steuerung bereits aufgebaut und werde die auch veröffentlichen, sobald die Funktion am Testkollektor verifiziert ist.
Ich hoffe, dass bei der Kollektorfläche damit auch von November bis Februar ein Anteil zur Wärmeversorgung erreicht werden kann. Wenn die Sonne scheint, muss auf jeden Fall ein bisschen was gehen.


Zitat: <Und Herbert ja ich könnte mir vorstellen 50 bis 100 Röhren aus China zu importieren, nur der Preis muss halt stimmen und die Funktion der Röhren im Winter muß nachvollziehbar sein. Und ab wann setzt die Röhre mit heizen ein.
Wenn ich den D&K Kollektor sehe, dann sind mit 50 Röhren so 6-8kW pik möglich und die haben eine U-Rohr zur Wärmeübertragung innen drin. Möglicherweise könnte die Leistung der zweiseitig offenen Röhre noch größer sein.>

Ich werde mal bei der chinesischen Firma anfragen, ob für Versuchszwecke geringere Stückzahlen lieferbar sind. Wenn nicht, frage ich die aktuellen Kosten für 100 Röhren an. Die könnten wir uns ja teilen, auch wenn noch jemand anders Interesse hat. Bei der Funktion der Röhren gehen wir möglicherweise ein gewisses Risiko ein, denn ich habe die Befürchtung, dass die Röhren bei hohen Stillstandstemperaturen beschädigt werden können und würde das gern vorher an ein paar Röhren testen. Die Firma Vision Solar hat dafür aber möglicherweise eine Lösung gefunden.
Der D&K-Kollektor ist für mich kein Vorbild (eher Airwasol). Bei den beidseitig offenen Röhren verspreche ich mir hauptsächlich bei niedriger Einstrahlung wesentlich bessere Erträge. Bei gutem Sonnenschein sollten die Unterschiede nicht so groß sein. Da aber im Winter die diffuse Strahlung bis zu 70% beträgt (Quelle DWD) wäre eben auch zwischen November und Februar noch was zu gewinnen.


Zitat: <Register zu 8Röhren, dann eine Frschluftklappe ähnlich wie im Auto, sodas man Warmluft aus dem Haus ansaugt??? Alles möglich, nur die Umsetzung will gut geplant sein. Oder holt man sich dann das "Klimaanlagenproblem" ins Haus? Ist nur einblasten vielleicht doch besser? Saubere Luft von außen ansaugen und gut ist. Da kenne ich mich nicht mit aus.>

Ja, vieles ist möglich. Ich hoffe, dass andere Forumsmitglieder ihre Erfahrung dazugeben können.


Zitat: <VECO aus VS mit seiner Großanlage, hat für sich die Umluftanlage ausgeschlossen. Er schrieb, das das nicht viel mehr Ertrag bringen würde.>

Na ja, ich hab das damals mitverfolgt. Veco hat zwar ein sehr gutes technisches Wissen. Ich glaube aber auch, dass er seine Vorurteile hat, von denen er sich nicht trennen will. Ich denke, eine Umluftanlage könnte den Energieeintrag schon erhöhen. Die Verluste des Kollektors sind bei niedrigen Außentemperaturen zwar etwas höher bei Umluftbetrieb, dafür geht aber jedes Watt in den Raum. Allerdings führst du dann den Räumen keine Frischluft mehr zu. Da muss man sich halt entscheiden.


Ich hoffe, dass ich wegen des riesigen Beitrags nicht auf der Stelle gelyncht werde, aber du hattes ja auch viele Fragen.
Ich finde es nicht schlecht, wenn wir in einem Beitrag nur einzelne Details diskutieren, weil man dann wesentlich ausführlicher darauf eingehen kann. Dann kann man viel besser die Hintergründe erörtern und ich erhoffe mir dazu von anderen Forumsmitgliedern praktische Erfahrungen, die das theoretische Wissen ergänzen oder auch in Frage stellen.


Bis dann
Herbert