Solarthermie: TÜV Rheinland entwickelt neues Prüfverfahren für Frostbeständigkeit von Vakuumkollektoren mit Wärmerohren

Die Solar-Experten von TÜV Rheinland (Köln) haben ein neues Verfahren zur Frostschutzprüfung von Vakuumröhrenkollektoren mit Wärmerohren entwickelt. Das aufgrund umfassender Tests seit Anfang des Jahres 2011 entwickelte Prüfprozedere steht ab sofort Herstellern von Vakuumröhrenkollektoren sowie Produzenten von so genannten Heatpipes zur Verfügung.

Es wurde auf Basis der allgemeinen Prüfverfahren für thermische Solaranlagen nach EN 12975-2 erarbeitet und umfasst insbesondere einen zehn Tage dauernden Testzyklus mit großen Temperaturwechseln, um jeweils ein vollständiges Gefrieren und Auftauen der Heatpipes zu erreichen.

Extreme Kälte führte zu geplatzten Kollektoren
Hintergrund der von TÜV Rheinland vorangetriebenen Forschungsreihe waren verschiedene Schadensmeldungen nach dem strengen Winter 2009/2010 in Deutschland mit langer Frostperiode und Temperaturen deutlich unter -10 Grad Celsius. Vermehrt war es durch die extremen Temperaturen zu geplatzten Kollektoren gekommen. In den beschriebenen Schadensfällen waren teilweise die kompletten Kollektoren betroffen, so dass es zum Totalausfall der Solarsysteme kam, obwohl die Schäden rein äußerlich nicht erkennbar waren.
„Das aufgetretene Problem ist nicht generell auf alle Vakuumröhrenkollektoren übertragbar. Neben dem verwendeten Wärmeträger ist auch die jeweilige Bauart entscheidend. Etablierte Hersteller haben dieses Problem schon vor Jahren erkannt und gelöst“, so Ulrich Fritzsche, Experte für Solarthermie und Projektverantwortlicher bei TÜV Rheinland.

Glykol-Wasser-Gemisch nicht immer ausreichend
Allerdings sei in den neuen Entwurf der Prüfnormen für Kollektoren bereits ein Hinweis auf die Gefährdung von Vakuumröhrenkollektoren mit frostgefährdeten Wärmeträgern – meist auf Wasser basierend – aufgenommen. Und es sei wahrscheinlich, dass eine generelle Prüfung der Frostsicherheit vorgeschrieben werde.
„Derzeit ist für eine positive Bewertung der Frostsicherheit der Hinweis erforderlich, dass der Kollektorkreis mit einem Glykol-Wasser-Gemisch betrieben werden muss. Genau dies ist jedoch nicht immer ausreichend“, so Fritzsche. Bei Einführung einer verpflichtenden Frostprüfung sei auch für bestehende Zertifikate der Nachweis der Frostbeständigkeit nachträglich zu erbringen. Dies würde Herstellern von Vakuumröhrenkollektoren und von Heatpipes ebenso wie Verbrauchern und Investoren die erforderliche Sicherheit bringen.

Verlässlicher Schutz vor Schäden für Hersteller und Investoren / Forschungsergebnisse umfassender Testreihen fließen in Arbeit der Normungsgremien ein
Das neue Verfahren zur Frostbeständigkeitsprüfung für Vakuumröhrenkollektoren umfasst 20 Testzyklen von jeweils 12 Stunden in der Klimakammer.
„Für Solarkollektoren nehmen wir eine Mindestlebensdauer von 20 Jahren an. Daran haben wir uns orientiert. Denn es ist sehr wahrscheinlich, dass die Kollektoren mindestens einmal jährlich Frost ausgesetzt sind“, erklärt Ulrich Fritzsche. In den Prüfzyklen wird der Inhalt der Wärmerohre im Wechsel mindestens 30 Minuten lang auf -20 Grad Celsius abgekühlt, damit diese vollständig gefrieren, sowie ebenfalls mindestens 30 Minuten lang auf +10 Grad Celsius erwärmt, damit der Wärmeträger wieder taut.
Nach abgeschlossener Prüfung dürfen keine sichtbaren Schäden an den Wärmerohren erkennbar sein. Zudem darf keine messbare Aufweitung der Rohrdurchmesser feststellbar sein. Das neue Verfahren ist nicht nur auf komplett montierte Kollektoren anwendbar, sondern auch auf einzelne Vakuumröhren mit Heatpipes, wobei mindestens neun Röhren als Prüfmuster erforderlich sind.
Bereits 1995 hat TÜV Rheinland im Labormaßstab mit der technischen Prüfung von Solar-Komponenten begonnen. Das Expertennetzwerk von TÜV Rheinland für die Solarbranche umfasst heute über 200 Fachleute weltweit. In der Solarthermie bietet TÜV Rheinland Prüfungen an Flach- und Vakuumröhrenkollektoren nach der europäischen Norm EN 12975 sowie dem SRCC Standard 100. Das Leistungsspektrum umfasst Zuverlässigkeits- und Leistungsprüfungen, die Inspektion von Fertigungsstätten, Druckprüfung sowie Temperaturprüfung. Hinzu kommen unter anderem Leistungsprüfungen von Warmwasserspeichern nach der europäischen Norm EN 12977-3, die Prüfung von Absorbern und die zyklische interne Temperaturwechselprüfung.

02.08.2011 | Quelle: TÜV Rheinland | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

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