Solarthermie - Viessmann Vitosol 200-F und 300-T

Innovative Kollektoren schützen Anlage vor Überhitzung

Hohe solare Deckungsraten und damit hohe Energieeinsparungen erfordern in der Regel großzügig dimensionierte Kollektorflächen. Große Kollektorflächen können aber vor allem in der warmen Sommerzeit zu langen Stagnationszeiten mit Dampfbildung führen, da die Wärme nicht genutzt werden kann. Mit der innovativen Absorberbeschichtung im Flachkollektor Vitosol 200-F steht jetzt neben der Phasenwechsel-Temperaturabschaltung im Vakuum-Röhrenkollektor Vitosol 300-T ein zweiter selbstregelnder Kollektor zur Verfügung – beide verhindern die Überhitzung und Dampfbildung zuverlässig.

Einfache Anlagenplanung

Die Temperaturabschaltung beider Kollektoren arbeitet völlig unabhängig von Anlagen-Konfiguration und Regelungseinstellungen. Solaranlagen sind damit vollkommen eigensicher. Die thermischen Belastungen von Anlagenkomponenten und Wärmeträgermedium bleiben immer im Normalbereich. So erhöhen sich Lebensdauer und Betriebssicherheit gegenüber herkömmlichen Solaranlagen deutlich. Neben dem robusten Betrieb sind Kollektoren mit schaltender Beschichtung zudem unempfindlich gegen Fehldimensionierung. Planer und Installateure haben damit größere Freiheiten bei Anlagenplanung und Dimensionierung.

Flachkollektor mit schaltender Absorberschicht

Erstmals wurde ein Flachkollektor entwickelt und patentiert, der bei Erreichen einer bestimmten Temperatur die weitere Energieaufnahme unterbindet. Die Absorberbeschichtung des Vitosol 200-F basiert auf dem Prinzip "schaltender Schichten". Sie verändert abhängig von der Kollektortemperatur ihre Kristallstruktur und damit ihren Absorptions- bzw. Reflexionsgrad. Oberhalb einer Absorbertemperatur von ca. 75 °C ändert sich die Kristallstruktur, wodurch sich die Reflexion der eintreffenden Solarstrahlung um ein Vielfaches erhöht. Dadurch reduziert sich bei steigenden Kollektortemperaturen die Kollektorleistung, die Stagnationstemperaturen sind deutlich geringer, eine Dampfbildung findet nicht statt.

Sinkt die Temperatur im Kollektor wieder unter 75°C, geht die Kristallstruktur in den ursprünglichen Zustand zurück. Dann werden mehr als 95% der eintreffenden Sonnenenergie absorbiert und in Wärme umgewandelt. Damit ist die Leistung des neuen Kollektors höher als bei herkömmlichen Flachkollektoren, da er nicht in Stagnation geht. Der Wechsel der Kristallstruktur ist unbegrenzt reversibel und die Funktion dauerhaft verfügbar.

Vakuum-Röhrenkollektor mit Phasenwechsel-Temperaturabschaltung

Der Vitosol 300-T ist ein hocheffizienter Vakuum-Röhrenkollektor nach dem Heatpipe-Prinzip. Die solare Wärme verdampft innerhalb der Heatpipe das darin eingeschlossene Medium. Bei der anschließenden Verflüssigung im Kondensator wird die Wärme an die Heizungsanlage abgegeben und das Medium fließt wieder zurück in den sonnenbeschienenen Bereich der Vakuumröhre.

Bei Kollektortemperaturen über ca. 145 °C kann das Medium nicht mehr kondensieren. Durch diese Phasenwechsel-Temperaturabschaltung ist der Wärmetransport unterbrochen und die Anlage damit gegen zu hohe Stagnationstemperaturen geschützt. Erst bei niedrigeren Kollektortemperaturen startet der Kreislauf in der Heatpipe erneut und Solarwärme wird wieder in die Heizungsanlage transportiert.

Vorteile für Marktpartner

• Hohe Betriebssicherheit und lange Lebensdauer durch Senkung der Stagnationstemperatur
• Unabhängig von Regelungseinstellungen, Stromausfällen und mechanischen Einrichtungen
• Deutlich verringerte Belastung der Anlagenkomponenten

Vorteile für Betreiber

• Höhere Lebensdauer aller Anlagenkomponenten, besonders des Wärmeträgermediums, durch niedrige thermische Belastung
• Höhere Anlagenverfügbarkeit und größere Energieausnutzung durch unmittelbaren Weiterbetrieb der Kollektoren nach der Abschaltung
• Temperaturabschaltung bei beiden Kollektoren rein physikalisch und selbstregelnd ohne externe Zusatzkomponenten und Hilfsenergien

Dampfbildung sicher vermeiden

Ein Solarkollektor erzeugt immer dann Wärme, wenn Sonnenlicht auf den Absorber trifft – auch, wenn diese Wärme nicht benötigt wird. Das kann zum Beispiel im Sommer der Fall sein, wenn die Hausbewohner im Urlaub sind. Ist die Wärmeabnahme durch den Speicher-Wassererwärmer oder Heizwasser-Pufferspeicher nicht mehr möglich, weil dieser bereits vollständig geladen ist, schaltet sich die Umwälzpumpe ab und die Solaranlage geht in Stagnation. Bei weiterer Sonneneinstrahlung führt dies zu steigenden Kollektortemperaturen bis hin zur Verdampfung des Wärmeträgermediums und hoher thermischer Belastung von Anlagenkomponenten wie Dichtungen, Pumpen, Ventilen und des Wärmeträgermediums. In Anlagen mit schaltenden Kollektoren wird Dampfbildung zuverlässig vermieden.