Wärmetauscher: Übertragung der Solarenergie in den Speicher

Da eine Solarthermie Anlage mit einem separaten Kreislauf für die Solarflüssigkeit betrieben wird, muss dessen Wärme über geeignete Wärmetauscher an das Brauchwasser beziehungsweise Heizungswasser übertragen werden. In einem Wärmetauscher werden die Warme Solarflüssigkeit und das zu erwärmende Wasser über eine trennenden Schicht in Kontakt gebracht, die undurchlässig für Flüssigkeiten ist und die Wärme gut leitet. Auf diese Weise wird Wärme vom wärmeren zum kälteren Medium übertragen.

Interne Wärmetauscher

Ein verbreitete Variante sind interne Wärmetauscher, die sich im Speicher befinden. Ein interner Wärmetauscher ist im Wesentlichen nichts anderes als ein Kupferrohr, das spiralförmig im Speicher verläuft. Die Spiralform dient dazu, eine möglichst große Oberfläche für den Austausch der Wärme zu erzielen. Eine noch größere Oberfläche bieten Rippenrohr Wärmetauscher, deren Rohre im Gegensatz zu denen eines Glattrohr Wärmetauschers eine gerippte Oberfläche aufweisen. Das sorgt für einen noch effizienteren Wärmeübertrag, verschärft allerdings ein Problem, mit dem interne Lösungen ohnehin zu kämpfen haben: Die Verkalkung. Die gerippten Oberflächen sind anfälliger für Kalkablagerungen, hinzu kommt die geringere Fließgeschwindigkeit innerhalb dieser Rohre. Für kleine Anlagen sind interne Wärmetauscher die gebräuchliche Variante.

Externe Wärmetauscher

Externe Wärmetauscher befinden sich nicht im Speicher, sondern an den Zuleitungsrohren. Verschiedene Bauweisen sind möglich, externe Wärmetauscher werden sowohl als Rohrbündel als auch als Plattenwärmetauscher realisiert. Der wesentliche Vorteil externer Wärmetauscher liegt in dem höheren Wärmeübertrag. Bei einem internen Wärmetauscher fließt nur die Flüssigkeit im Rohr, die umgebende Flüssigkeit nicht. Während diese sich erwärmt, sinkt der Temperaturunterschied beider Seiten, wodurch die Übertragung der Wärme ineffizienter wird. In einem Plattenwärmetauscher strömt die Flüssigkeit auf beiden Seiten der Austauschplatte. Auch die zu erwärmende Flüssigkeit wird also ständig durch kalte nachströmende Flüssigkeit ersetzt. So bleibt der Temperaturunterschied ständig maximal, und damit auch der Wärmeübertrag. Besonders effektiv ist der beidseitige ständige Austausch der Flüssigkeit, wenn die Strömungen in Gegenrichtung fließen. Weitere Vorteile externer Wärmetauscher sind die deutlich geringere Verkalkung und die leichte Zugänglichkeit, falls doch einmal ein Austausch erforderlich ist. Diesen Vorteilen steht ein höherer Anschaffungspreis gegenüber. Externe Wärmetauscher sind in Großanlagen häufig anzutreffen. Nicht selten werden mehrere Speicher über einen Wärmetauscher beladen. In kleinen Anlagen kommen externe Wärmetauscher vor allem in Verbindung mit Schichtspeichern zum Einsatz. Auch Anlagen mit einem Frischwasserdepot nutzen meist einen externen Wärmetauscher, um das Trinkwasser zu erwärmen.

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