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Hocheffizienter, einfacher Vakuumröhrenkollektor
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05.01.2018 22:48
Leyonardo 
Hocheffizienter, einfacher Vakuumröhrenkollektor

Hallo,

zuerstmal möchte ich mich bei Wolfgang (Generator) bedanken für die Inspiration aus AlphaRays Thread "SoLuKo mit niedrigem Material-/Kosteneinsatz und hohem Wirkungsgrad? Idee + Materialien".

Bisher war ich ja eher ein Gegner von Vakuumröhrenkollektoren. Erstens weil die Dinger (als Flüssigkeitskollektoren) von der Industrie zu wahren Technikorgien hochgerüstet wurden und damit auch viel zu teuer sind. Zweitens haben sie aber wie alle flüssigkeitsbasierten Kollektoren Nachteile: die hohen Stillstandstemperaturen erfordern technische Maßnahmen, die Röhren sind empfindlicher, nutzen die Fläche schlechter aus und sind optisch nicht so schön wie Flachkollektoren (aber der letzte Punkt ist jetzt nur meine persönliche Meinung).
Da ich kein Solateur bin, bitte ich darum mich zu korrigieren, wenn ich einige Dingen falsch beurteile.

Unbestritten ist jedoch, dass die Vakuumröhren einen sehr hohen Wirkungsgrad haben (das sieht man an den hohen Stillstandstemperaturen). Allerdings sind die optischen Verluste schon sehr hoch, so dass ein max. Wirkungsgrad von etwa 80% meines Wissens nach kaum überschritten werden kann. Das heißt, dass man im Hochsommer sehr hohe Temperaturen erreichen kann, aber max. 80% der eingestrahlten Energie nutzen kann.

Der Röhrenkolli von Wolfgang hat mich auf eine neue Idee gebracht. Bei den Recherchen zu einem anderen Thread hier von mir, bin ich auf Vakuumröhren gestoßen, die zwei offene Enden haben.
Ein Röhrenkollektor stellt für uns DIY-Handwerker ja schon einen kompletten Kollektor (ohne die Technik drum rum) dar:
* Ein geschlossenes Gehäuse ist vorhanden (allerdings ganz aus Glas)
* Die Isolierung ist in fast perfekter Art und Weise vorhanden (Vakuum zwischen den beiden Glasröhren, besser geht es kaum)
* Der Absorber ist als selktiver Belag auf der Innenseite aufgebracht und dadurch sehr effektiv und von allen Umwelteinflüssen geschüzt)
* Die transparente Abdeckung ist aus Glas und damit sehr witterungsbeständig, allerdings nicht absolut hagelsicher
* Strahlungsenergie kann prinzipiell von allen Seiten eingestrahlt werden
Also eigentlich müssen wir als Handwerker da kaum mehr was dran machen!

Bei den beidseitig offenen Glasröhren ergibt sich gegenüber Wolfgangs Kollektor ein riesiger Vorteil: Die Luft strömt von der einen Seite (kalt) ein und tritt an der anderen Seite (heiß) wieder aus. Luftein- und -ausgang sind komplett getrennt und der innere Rohrdurchmesser (der eh schon klein ist) wird nicht durch ein zusätzliches Rohr reduziert. Die dünnen Metallröhren mit den Nachteilen Wärmebrücke, Luftwiderstand, Arbeitsaufwand und Kosten können ganz entfallen.
Bei Wolfgangs Kollektor musste sich die Luft durch 200qmm quälen (übrigens hätte das Metallrohr eher 30mm Durchmesser haben sollen) in den Glasröhren von 47mm Innedurchmesser stehen aber schon über 1700qmm zur Verfügung. Außerdem fehlt die scharfe Umleitung der Luft über 180° am Ende des Rohres. Beim Glasrohr ist es jetzt eher so, dass die Luftströmung nicht zu gering sein darf, dass der Wärmeübergang durch turbulente Strömung besser wird.

Die Röhrenenden für den Kaltlufteintritt müssen nur mechanisch gehalten werden und es wäre von Vorteil ein einfaches unisoliertes Schutzgehäuse darum zu bauen, das die Röhren vor Eintritt von Luft und Regenwasser durch Wind und Sturm schützt.
Auf der heißen Seite ist ebenfalls ein Schutzgehäuse erforderlich, diesmal aber sehr gut isoliert (was kein Problem sein dürfte, da es sehr kompakt ausfallen kann). Das Gehäuse könnte zwar aus Alu gebogen oder aus Aluplatten zusammengesetzt werden, aber auch andere wetterfeste Materialien können verwendet werden (z. B. spezielle Bauplatten aus einer Art von beschichtetem Kunststoff, wie man sie im Baumarkt bekommt). Was auch gehen würde, wären mineralische Bauplatten wie z. B. PowerPanel.

Fertig ist der Kollektoraufbau. Ach ja ein Löchlein ins Gebäude fehlt noch. Das sollte in der Mitte des isolierten Schutzkastens angebracht werden, womit die Transferverluste auch sehr niedrig gehalten werden können. Ein Ventilatorchen fehlt noch, um die Luft in Schwung zu bringen, aber das ist hier allseits bekannt. Allerdings würde ich einen geregelten Ventilator verwenden, weil der doch gewichtige Vorteile hat. Das werde ich demnächst in meinem Thread "Prinzipielle Betrachtungen zum Bau eines Versuchs-Luftkollektors" etwas detaillierter darstellen.

Ich könnte mir einen ersten Aufbau so vorstellen:
* waagrechter Aufbau auf Dach- oder Wandfläche
* Schutzgehäuse für den "heißen Teil" aus einem Werkstoff der eigenen Wahl mit innen liegender temperaturbeständiger Isolierung
* auf zwei gegenüberliegenden Seiten werden jeweils mehrere Vakuumröhren mit geringem Abstand in das Gehäuse eingebaut
* an den beiden "kalten" Seiten wird eine Halterung mit Wind- und Regenschutz aufgebaut
* unter dem mittleren Schutzgehäuse wird die Öffnung ins Gebäude eingebracht
* Lüfter können nach eigenem Geschmack auf der kalten Seite oder im Raum vorgesehen werden

Ein davon abweichender Aufbau, wo die Röhren z. B. alle noch unten hängen oder andere Spielarten wären sicher auch möglich.

Ich weiß nicht, wann ich die Zeit habe, so ein Projekt in Angriff zu nehmen zumal ich die Röhren vermutlich in Deutschland nicht bekomme und weil ich im Moment mit zu vielen anderen Dingen beschäftigt bin. Falls jemand das Projekt vorher selbst realisieren will, würde ich mich darüber freuen, aber würde genau so gerne mit Rat und Tat zur Verfügung stehen.

Sobald ich dazu Zeit habe, werde ich eine Zeichnung dazu anfertigen.

Bis dann
Herbert

06.01.2018 18:17
Leyonardo 
Re: Hocheffizienter, einfacher Vakuumröhrenkollektor

Hier hab ich mal eine Skizze vom Luft-Röhrenkollektor in seiner einfachsten Ausführung:



Das Bild zeigt 8 beschichtete Vakuumröhren, je 4 links und rechts in ein innen isoliertes Sammlergehäuse eingeführt. Das ist schon alles, was für die Sammler-Funktion benötigt wird (ohne Lüftungstechnik).

Natürlich müssen die Röhren links und rechts noch gehalten und im besten Fall auch gegen Wind und Regen geschützt werden.

Das geniale daran sind die beidseitig offenen Vakuumröhren, die es inzwischen gibt und die eine solch einfache Bauweise erst ermöglichen. Blöd ist nur, dass man die Vakuumröhren scheinbar nur in China bekommt, aber dort schon möglicherweise für weniger als 5/St. (Versand und Zoll weiß ich noch nicht).

Bis dann
Herbert

08.01.2018 14:16
HardyP 
Re: Hocheffizienter, einfacher Vakuumröhrenkollektor

Hallo Herbert,

danke für die Info, diese Glasröhren würden mich auch interessieren!
Denn Du hast es absolut auf den Punkt gebracht - unsere geliebten Luftis leben von der Einfachheit, aber wenn man nur 1/4 der Wärmekapazität im Vergleich zum Wasser hat, braucht man halt auch ein 4-faches vom Massendurchsatz --> entsprechend größere Querschnitte.

Diese horizontale Bauweise mit einem zentralen Sammler habe ich aber auch schonmal für ein herkömmliches, wasserbasiertes System irgendwo an einer Fassade gesehen. Für ein Frischluftsystem wäre das sicher eine sinnvolle Bauweise, da man mit wenig Material und kurzen Luft-Strecken einiges erreichen kann. Allerdings muss man schauen, wie der Regenschutz gestaltet werden kann, und prüfen, ob der Materialaufwand dann nicht wieder so groß wird, dass man doch lieber senkrecht arbeitet: dann reicht (bei Lufteinlass unten, Absaugung oben) wahrscheinlich ein relativ einfaches Einlassgitter gegen Gekreuch und Gefleuch.

MfG Hartmut

08.01.2018 16:29
Leyonardo 
Re: Hocheffizienter, einfacher Vakuumröhrenkollektor

Hallo Hartmut,

man braucht zwar mehr Luftmasse gegenüber Wasser, aber eine einzelne Röhre bringt ja auch nicht so viel Energie.
Das Glasrohr, das Wolfgang verwendet hat, hat 70mm Durchmesser und hat vermutlich ca 2m effektive Länge. Das sind 0,14qm und somit max. eingestrahlte Leistung von 140Watt. Das kannst Du durch den Innendurchmesser von 58mm locker abführen (dazu schreib ich demnächst noch was). Wolfgang hat ja sogar ein 18mm dickes Alurohr als Luftzuführung und eine verbesserungswürdige Isolierung und trotzdem erzielt er mit seiner ansonsten tollen Konstruktion sehr gute Ergebnisse.

Ich denke, die horizontale Bauweise ist die geeignetste, weil Du so beidseitig Röhren anbringen kannst und hast dann einen kompakten Sammlerkasten. Die Abmessungen sind dann etwa 4,3m x 0,4m für 8 Röhren. Wenn Du alle Röhren nach unten ausrichtest, wirst Du doppelt so breit, hast aber nur noch eine Höhe von etwa 2,3m. Allerdings wird Dein Sammlerkasten halt auch 70cm bis 80cm breit.

Beide Ausführungen wären nicht nur für Frischluft, sondern auch für Umluft geeignet (im ersten Fall etwas umständlicher). Bei der senkrechten ist es eigentlich fast wie bei einem Flachkollektor. Die gleichen Möglichkeiten hast Du dann auch.

Ich sehe den Material- und Arbeitsaufwand eher als geringer an. Die Kollektoren (Röhren) sind fertig und perfekt. Große Kiste und transparente Abdeckung mit all ihren Nachteilen und Arbeitsaufwand entfallen. Du must nur noch eine relativ kleine Sammelkiste (innen gut isoliert) bauen mit Öffnung für die Wand und auf der anderen Seite im einfachsten Fall eine Wand (z. B. Holz) mit Löchern drin. Allerdings würde ich da schon ebenfalls eine einfache Kiste mit Filter bauen.

Ich seh mal zu, ob ich einige der beidseitig offenen Glasröhren bestellen kann, dann gibt es zu meinen geplanten flachen Versuchskollektoren (siehe: http://www.mahnecke.de/Black300-Forum/th...8&thread=76) noch einen Röhrenkollektor. Darauf wäre ich am meisten gespannt.

Ich melde mich wieder
Herbert

10.01.2018 18:24
Leyonardo 
Re: Hocheffizienter, einfacher Vakuumröhrenkollektor

Hallo,

heute hab ich von einem chinesischen Lieferanten für Vakuumröhren eine Rückmeldung bekommen.
Eine Röhre wäre danach (bei 20 St. Abnahme) für um die 2 zu bekommen. Ich weiß nicht, was noch an Zoll und Transport dazu kommt, aber die Welt kanns auch nicht sein. Hat dazu jemand Erfahrung?

Ansonsten kann man sich ja damit mal ausrechnen, was eine Kollektorfläche kosten könnte.

Ich mach mir weiterhin Gedanken.

Bis dann
Herbert

11.01.2018 14:44
Randvogelsberger 

Re: Hocheffizienter, einfacher Vakuumröhrenkollektor

Leyonardo:
Hallo,

heute hab ich von einem chinesischen Lieferanten für Vakuumröhren eine Rückmeldung bekommen.
Eine Röhre wäre danach (bei 20 St. Abnahme) für um die 2 zu bekommen. Ich weiß nicht, was noch an Zoll und Transport dazu kommt, aber die Welt kanns auch nicht sein. Hat dazu jemand Erfahrung?

Ansonsten kann man sich ja damit mal ausrechnen, was eine Kollektorfläche kosten könnte.

Ich mach mir weiterhin Gedanken.

Bis dann
Herbert




Ach ja
Mal flux bei DHL geschaut, Paket nach China bis 31 Kg =126
Wird auch anders herum maximal so sein.

1 Röhre ca 4 kg??
2 qm Kollektor = 11 Röhren, das dürfte eine Leistung wie ein 2,5 bis 3 qm Kolli unserer Bauart haben.

Mal so ne Kostenvorschau für den Vakuum- Kolli:

11 Röhren x 2 = 22 Euro
Transport evtl für 11 X 4 Kg 200??
Steuerung, Lüfter ect ca 100
Luftkasten geschätzt 30
Zusammen: 352 Euro

für 2 qm hoch effizienten Kollektor, finde ich nicht zuviel.
Evtl kann man bei den Preistreibern Tramsport und Steuerung was machen, dann wirds richtig hot.
Nur mal auf die schnelle überschlagen.



Gruß Andy

11.01.2018 15:34
Engelbert 

Re: Hocheffizienter, einfacher Vakuumröhrenkollektor

Hallo Herbert,

auf Solarglas wird zur Zeit ein Strafzoll erhoben, der ist abhängig vom Hersteller.
Dieser kann variieren von 0 bis 76%. Dieser Strafzoll soll bis Sep.2018 erstmal gelten, danach soll er entfallen.
Die zu entrichtende Umsatzsteuer berechnet nach dem Warenwert + Verpackung + Transportkosten +Glasversicherung. +Strafzoll

Der Preis ist echt der Hammer und ich fange an zu spinnen.
Da könnte für 4-10 Röhe hier in Germany sein, die Menge machts halt.
https://www.gtai.de/GTAI/Navigation/DE/T...id=1299656.html

Zolltraifnummer muss passen, ich könnte mir vorstellen das die 8419 oder 8514 passen könnte.
Das soll dir der Verkäufer sagen. Leider ist meine Exportfachfrau im letzten Jahr gewechselt, Schlaganfall. Die hätte dir das sagen können.

Gruß ENgelbert

Bin ich ölig, bin ich fröhlich.

11.01.2018 15:39
Mongoleifan 

Re: Hocheffizienter, einfacher Vakuumröhrenkollektor

Ich darf mitlesend darauf hinweisen, dass der Link den Zoll auf Flachglas beinhaltet.

Sonnige Grüße aus der Mongolei
von Frank, deren Fan

12.01.2018 00:21
Leyonardo 
Re: Hocheffizienter, einfacher Vakuumröhrenkollektor

Danke für die Rückmeldungen.

Würde mich nicht wundern, wenn die billigen Glasröhren mit Anti-Dumping-Strafzoll belegt werden würden. Das heißt aber auch, dass die Behörden sich endlich mal aufgerafft haben was gegen Dumping zu unternehmen. Es sieht aber so aus, dass das in dem Fall nur für "aus vorgespanntem Kalk-Natron-Flachglas bestehendes Solarglas" gilt.
Falls doch 60% oder mehr Zoll anfallen finde ich das OK, immerhin geht das Geld dann in die deutschen Staatskassen. Ich werd noch mal recherchieren.

Andy, ich käme nie auf die Idee, die Röhren per DHL aus China liefern zu lassen, wo ich mit DHL schon hier in Deutschland meine Probleme habe. Die Röhren kommen mit dem Schiff. Allerdings wäre das halt meine erste sperrige Lieferung aus China. Und dazu fehlt mir einfach die Erfahrung, hätte ja sein können, dass jemand realistische Erfahrungen hat ...

Ich rechne eher mit 3,6kg je Röhre, ergibt mit Verpackung so um 80-90kg. In Deutschland habe ich schon 4 Tonnen Material über Spedition transportieren lassen und weiß, was sowas kosten darf. Ich weiß nur noch nicht, wie ich sowas mit einem chinesischen Partner abwickle und was es dann kostet.

Ich bin schon bereit für einen Versuchskollektor ein "bisschen" mehr auszugeben. Wenn die Ergebnisse gut sind, kann man ja mal gemeinsam überlegen 100 Röhren in China zu ordern. Falls es die in Deutschland gäbe, wären die nicht bezahlbar. Nix gegen deutsche Wertarbeit, ich versuche die selbst zu liefern und ich kaufe normalerweise auch nur in Deutschland. Aber einige Konzerne lassen sich leider alles vergolden. Bei 20fachem Preis in Deutschland (bei fast vollautomatischer Produktion) kann ich mir nicht mehr vorstellen, dass chinesische Röhren sooo stark vom Staat subventioniert werden.

Ob ein 2qm Röhrenkollektor von einem 3qm Flachkollektor ersetzt werden kann, muss noch bewiesen werden. Wie Du weißt Andy, setze ich etwas Hoffnung auf die diffuse Strahlung, die dummerweise im Winter bis zu 70% der Stahlungsleistung liefert (Quelle DWD). Da könnten Vakuumröhrenkollektoren möglicherweise die Nase doch etwas weiter vorne haben. Und ... einen Preis von 352 würde ich dafür sicher nicht akzeptieren, da meine Flachkollektoren bei einem Bruchteil davon liegen. Ich werde mal später versuchen, die Berechnung auf realistische Füße zu stellen, soweit ich die Daten dazu habe.

Gruß aus dem Spessart
Herbert

12.01.2018 10:06
Randvogelsberger 

Re: Hocheffizienter, einfacher Vakuumröhrenkollektor

Moin Herbert
Ähm.
Jetzt habe ich beim lesen einen roten Kopf bekommen.

Ich bitte ein, zwei, ach tausendmal um Entschuldigung!

Nein, nein, nein. Du hast niemanden hier in irgendeiner Weise (und mich schon gar nicht, habe ich auch nie so wahrgenommen, wirklich!) belehrt, aufgezwungen oder niedergemacht. Ich finde es toll das wieder Leben in der Black300- Bude ist. Und sich und seine Gedanken in einem solchen Fachgebiet öffentlich zu äußern bedarf schon auch etwas Mut, da geht es mir nicht anders wie dir, von wegen was Dummes äußern und so.

Und hier im Forum stehst du nicht dumm da, auch wenn du anderer Meinung bist. Leben und leben lassen, so habe ich dieses Forum bisher kennen gelernt. Und ich finde deine Gedanken nachvollziehbar und folgerichtig, auch wenn sie nur auf Theorie beruhen, wie du sagst. Und das ist auch kaum verwunderlich, erwärmt man sich für die Luftikusidee, kommt zwangsläufig das nahezu gleiche dabei heraus. Nur die Ideen der Tunnig Maßnahmen sind halt unterschiedlich. Und das ist doch toll! Und die Idee den MPPT auch für den Luftkolli zu überlegen, ist doch etwas das Respekt verdient! Wäre ich nie darauf gekommen.

Wenn ich meine Meinung und Erkenntnisse ungestüm vorbringe, ist das nicht so gemeint und auch nicht so gedacht. Ignoriere das einfach, ich bin nicht gewillt (und auch, offen gestanden, nicht fähig) zwischen den Zeilen zu spreche. Ich versuche nur zu argumentieren, warum ich das so sehe und gebe nur einen Einblick in meine Gedankengänge, damit das auch nachvollziehbar bleibt (Wieso und warum sehe ich das so oder so). Und der Fehler in meinen Gedanken offensichtlich wird. Ich weiß darum, das ich mich irren kann.

Bitte, es mag niemand hier als Angriff oder Verteidigung sehen. Für mich sind Argumente in einer Diskussion das Wesentliche und sollten auch begründet werden. Hier im Forum betreibe ich ausschließlich einen Meinungsaustausch und keine Belehrung! Und so bitte meine Beiträge auch bewerten.

Wenn ich dann nur auf Punkte fixiert bin, lebe ich im Problemlösungsmodus und habe es dann nicht so mit Höflichkeiten oder .achte nicht so auf Maßeinheiten. *grins*
Das ist aber dann mein Fehler, ist nicht böse, und schon gar nicht, abwertend gemeint und das möge man mir als Eigenart verzeihen.

Für die Idee ein Photovoltaikmodul als Pyranometer zu nutzen ist das hier vielleicht hilfreich, falls du es noch nicht kennst:
https://www.reinhardt-testsystem.de/_pdf...rtwetter608.pdf

Die Idee ist nicht neu, ergibt sich fast zwangsläufig für jeden, der sich damit beschäftigt. Das ist nicht abwertend gemeint sondern anerkennend! Du machst dir echt umfassende Gedanken!

Eine einfache und kostengünstige Schaltung entwickeln und aufbauen? Toll! Ich gebe zu, das mir das schwer fällt und freu mich darauf ein wenig zu klauen.

Und ich bin sehr wohl wohlwollend gespannt auf deine Versuche und Date und die Ergebnisse aus deiner geplanten Versuchsreihe. Und da der Spessart keine Weltreise von der Wetterau entfernt ist, würde ich mich auch mal vorsorglich als Helfer anbieten, Falls je Bedarf besteht. Das darfst du selbstverständlich auch ausschlagen ohne das ich das übelnehme, schließlich möchte jeder von uns auch seine Privatsphäre waren. Für deine Versuchsreihe könnte ich auch einen Röhrenkolli a la Wolfgang (noch nicht aufgebaut) leihweise zur Verfügung stellen. Ich selbst wollte ihn aufbauen und damit ein paar Daten aufzeichnen und ihn später evtl aufs Dach verfrachten.

Zum Chinaprojekt:
Ich würde auch nie ernsthaft ein DHL-Paket in Erwägung ziehen, um Röhren zu versenden. Das war nur mal so ein Anhaltspunkt für mich, wo gehen den die Kosten ungefähr maximal hin, an Zoll und Mwst habe ich noch gar nicht gedacht. Und das habe ich nur kundgetan, mit der Gefahr dumm da zustehen *lach* Natürlich würde eine Sammelbestellung die Kosten pro Röhre senken. Ansonsten kann ich auch nix zu den Versandkosten und Bedingungen aus China beitragen.


Im Übrigen scheine ich es tatsächlich geschafft zu haben, aus billiger Baumarktware den teuersten Kolli zu bauen, wenn ich hier so mitlese. *kopfschüttel* Mein Projekt hat 140 pro qm gekostet incl aller Schrauben, Steuerung, Netzteil usw und ohne hatte ich eh noch rumliegen. Deshalb ist für mich (gilt halt nur für mich) ein Preis für den Röhrenkolli mit 175 pro qm durchaus akzeptabel. Erst Recht, wenn der Energie ernten könnte, wo unser MückennetzKolli versagt. Und da bin ich voller Hoffnung genau wie du.

Grüße aus dem trüben Hessen


Gruß Andy

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