Rørsolfangeren

Rørsolfangeren eller vakuumsolfangeren består, i modsætning til den plane solfangers sammenhængende, glasdækkede absorber af et større antal adskilte absorbere pr. solfanger. Hver absorber befinder sig i et lufttomt glasrør.

Da varme bevæger sig meget dårligt i vakuum, opnår man herved en meget effektiv isolering af absorberen fra udeluften. Rørfangere kan derfor blive noget varmere end almindelige plane solfangere, typisk fra 250 til over 300°C.
Rørsolfangerne ser også helt anderledes ud, ikke som store sorte/"døde" glasflader, men som (oftest) lodrette streger af lys og skygge - glasrørene og mellemrummet imellem disse - og så en slank manifold /samlekasse for oven, hvor varmen føres væk, og en ramme af metal rundt om, der holder det hele sammen og kan gøres fast i taget.


Hvor sårbar er en rørsolfanger?

Det første, man tænker, når man hører om glasrør på taget er måske, om de ikke smadrer og falder ned i hovedet på én… Det lader imidlertid ikke til at være tilfældet, og det skyldes nok dels den stærke, runde form, dels at der benyttes borosilikat-glas, lige som til laboratorieglas, altså et meget modstandsdygtigt materiale.

Rørfangernes kendetegn er altså, at de på grund af den velisolerede absorber er mindre følsomme overfor udeluftens temperatur, og at de (derfor) kan producere varme, selv når det er meget koldt og/eller solen ikke skinner så kraftigt.


Er rørsolfangeren 40% bedre end den plane solfanger?

Her hos VVFS betragter vi (i al beskedenhed) saglig forbrugeroplysning som én af vores opgaver. Det er jo dårlig salgsstrategi, fordi sandheden mange gange kan stå i vejen for en god handel, og det er da heller ikke noget, der plager branchen som helhed.
 
Det første sted, dette gør sig bemærket, er i den ofte sete anprisning: "Vakumsolfangere er 40% mere effektive..." Denne "sandhed" ser ud til at have bidt sig fast. Spørgsmålet er imidlertid: I forhold til hvad?
 
Det er ihvertfald ikke i forhold til prisen - og med alle de forskellige priser, solfangere sælges til, ville det da også være et temmelig umuligt udsagn at bevise (ikke at dette bør genere en god sælger...).
 
Er det: I forhold til hvad solfangeren fylder? Nej, det er det heller ikke - vakuumsolfangere fylder temmelig meget, på grund af den plads, manifold og mellemrummet mellem rørene optager. Har man begrænset plads, vil jeg derfor altid anbefale en effektiv, plan solfanger.

Det mest problematiske, når plane solfangere og rørfangere sammenlignes er efter min mening, hvis der snydes på vægten med arealangivelsen og ydelsen. Det er formentlig i mange situationer korrekt, at gode rørfangere på årsbasis yder 20-40% mere end tilsvarende plane solfangere, men det er så vigtigt at vide hvilket areal man sammenligner, nemlig (selvfølgelig) det aktive areal, også kaldet apertur-arealet.

Det har svenske SP (Statens Provning, svarer lidt til Teknologisk Institut i DK) skrevet en lille artikel om: Arealdefinitioner.

I kampen for at gøre opmærksom på sit eget produkt er der derudover kolleger, der griber til det rene hokus pokus og fantasi-betegnelser, som udnytter forbrugernes ringe kendskab til fagområdet. Det sidste jeg har set er en leverandør, der markedsfører rørsolfangere med "4. generations vakuumrør". Ved nærmere læsning er det dog heat pipe'n, der er 4. generation. Det ved jeg ikke hvad er, og producenterne, jeg har at gøre med, gør heller ikke. Det optræder kun på én eller to danske hjemmesider, ikke på nogen udenlandske. Det er måske et produkt, der er "Made in Jylland"?
 
 
Dobbeltglasrør


Dobbeltglasrøret

De mest udbredte rørsolfangere, dvs. næste alle dem du finder på det danske marked, inkl. alle vores rørsolfangere benytter sig af dobbeltrør/rør-i-rør med vakuum imellem de to rør, det indre og det ydre - dewar-princippet, hedder det vist, opkaldt efter den skotte, der opfandt termoflasken. Dobbeltglasrøret har sin selektive absorberbelægning på ydersiden af det inderste glas(rør). Når solen skinner på røret, går sollyset gennem det yderste lag glas og lander på absorberen/det inderste glasrør, som opvarmes.

Glasror-heat-pipe


Glasrørets indmad

Varmen ledes af glasset i det inderste glasrør ind på "lommens" inderside, hvor den overføres til et U-formet kobberrør eller en heat-pipe ved hjælp af en tynd aluminiumskonstruktion, der har fat i kobberrøret/heat pipen og samtidig "spænder ud" mod glasrørets sider, se foto herover. I visse systemer kan varmen også aftages helt direkte, ved at der står vand i glasrøret, som det sker i de mest enkle, trykløse systemer. 

Kondensatorer

Heat pipe

Både enkelt- og dobbeltglasrør kan være forsynet med en heat pipe til at fjerne varmen. Heat pipe'n er et rør, der er fyldt med en speciel væske, og som øverst ender i en fortykning, kaldet kondensatoren. Når røret vender normalt, med heat pipen øverst, vil varmen fra indersiden af glasrøret fordampe væsken i det tynde rør. Varmen stiger opad og opvarmer heat pipens hoved. Her sker der altså, fra heat pipens synspunkt en afkøling, hvorved den fordampede væske igen kondenserer. En heat-pipe er afhængig af at være monteret en vis hældning fra vandret, (producenterne siger typisk 25°) for at den fordampede væske kan løbe op og kondensere.

Heat pipe og manifold-indmad


Rørsolfangerens manifold

Kondensatoren er skubbet ind i en manifold; et kobberrør med en række "lommer" til at modtage disse heat pipes fra alle solfangerens rør. Her køler den forbistrømmende solvarmevæske altså heat pipe-hovedet, og den afkølede eller kondenserede væske inden i heat pipen vil derfor blive tungere og falde ned i rørets bund igen i en naturlig selvcirkulationsproces.

PS: De 3-4 ovenstående illustrationer viser vores egne H20-H30-solfangeres indmad, med den store, blanke heat pipe-kondensator ("bulp").


Våd eller tør forbindelse

Rørfangere med heat pipe findes i to versioner, nemlig den "våde" og den "tørre" forbindelse. Den vådt forbundne heat pipe stikker direkte op i solvarmevæsken og afkøles heraf; den tørre stikker som nævnt op i en "lomme" i manifoldens kobberrør (se herover) og afgiver sin varme ved ledning gennem dette.

Den "våde" forbindelse giver teoretisk set en lille smule højere ydelse, mens fordelen ved den "tørre" forbindelse er, at de enkelte rør kan udskiftes, mens systemet er tryksat og i drift. Eftersom det ikke er noget helt ukendt fænomen, at vakuumet går i enkeltrør, må det efter min mening siges at være en meget stor fordel, ja nærmest et must at rørene kan skiftes, uden at al væsken skal tappes af.

U-ror


U-rør

I rørfangere med U-rør i stedet for heat pipe er det selve solvarmevæsken, der pumpes helt ned i hvert glasrør af solvarmepumpen. Betegnelsen U-rør dækker altså kobberrøret, der stikker ned i glasrøret og "vender rundt", ikke selve glasrøret eller vakuumrøret. På grund af den tvungne cirkulation kan disse solfangere monteres i alle vinkler, f.eks. på et fladt tag eller lodret på en brøstning eller facade.
 
Enkeltglasror


Enkeltglasrør

I jagten på højere ydelse pr. m² er der også lavet rørfangere med enkelt glas og vakuum i hele rørets indre. Det er jo klart muligt, jfr. radiorøret, lysstofrøret eller glødelampen. Disse rør har typisk en højere starteffektivitet, Eta0, end dobbeltrør. Det skyldes flere forhold, formentlig først og fremmest en helt regneteknisk én, nemlig at aperturarealet på begge rørtyper regnes som indersiden af det yderste rør. Det svarer for enkeltglasfangerens 
vedkommende til absorber-arealet, hvis absorberen ellers er plan og går helt ud til glassets sider, mens dobbeltrørets absorber jo ligger på ydersiden af det inderste glasrør og derfor er 2xmellemrummet mellem de to rør mindre!

Den anden vigtige grund er, at man her ikke skal have transporteret varmen fra det inderste glasrør gennem noget metal til en heat pipe eller U-rør - det er selve absorberen, der rammes af solvarmen, der også gennemstrømmes af væske. Enkeltglasrøret er nemlig typisk forsynet med en absorberstrip à la den, der sidder i en gammeldags solfanger (blot smallere), altså en kobberplade med selektiv belægning, i hvis midte der sidder enten et eller to rør (heat pipe eller direkte gennemstrømmet, se herover), hvorigennem varmen transporteres bort. Absorberstrippen kan være plan, eller den kan følge rørets krumning i en halvbue.

I enkeltglasrør ser man også en særlig variant af U-røret, nemlig coaxial-forbindelsen: Væsken nede fra anlægget løber ned i vakuumrøret gennem et tyndt kobberrør, der er placeret midt i glasrøret (som en heat pipe) og returnerer gennem et lidt større rør, der ligger uden om det indre. Smart idé, men i praksis en af de få typer, der er rigtigt mange problemer med - overophedning, tilstopning...

Enkeltglasrør har en effektivitet, der er op til 10% højere end dobbeltglasrør af tilsvarende kvalitet. Denne forbedring er efter min mening for dyrt betalt, idet sådanne solfangere ofte koster mere end det dobbelte. Dem regner jeg derfor ikke at der bliver noget videre salg i i Danmark før vi er nået så langt i udviklingen, at "min er 10% mere effektiv end din" er blevet en seriøs sammenligningsparameter blandt naboer...
 
CPC-reflektor


Reflektorer

Udover forskellen på selve glasrørene kan der også være forskel på deres omgivelser, idet mange rørfangere er forsynet med en reflektor - en "bagplade" af aluminium, som reflekterer det sollys, der lander mellem rørene, ind på deres bagside. Reflektoren kan være plan, eller den kan være bølgeformet som den der ses her tv. Reflektorens fordel er at man får et større samlet udbytte fra solfangeren med end uden reflektor. Specielt de såkaldte CPC-spejl udnytter hele solfangerens overflade optimalt. Den eneste ulempen er, at reflektorens "blankhed" må formodes at aftage med tiden, således at dette merudbytte falder.
 

Rørfangere med vandrette rør

En speciel, interessant udnyttelse kan man få af rørfangere ved brug på huse med lav taghældning (under 30° fra vandret). Her vil udbyttet af en plan solfanger i opvarmnings-sæsonen, når solen står lavt, være begrænset, hvis man af æstetiske og/eller økonomiske grunde ikke er interesseret i at opstille solfangerne på stativer, så de får en mere fordelagtig vinkel til solen.
En rørfanger med vandrette rør vil, selv om den placeres på taget uden yderligere hældning få en god ydelse i opvarmningssæsonen. Det skyldes dels rørenes krumning, der gør dem ufølsomme overfor indstrålingsvinklen, dels mellemrummet mellem rørene, som betyder at solen kan afvige ret meget fra 90° på solfangeren, før rørene begynder at skygge for hinanden.


Installation af rørsolfangere

Ved installation af rørfangere skal man tage højde for de meget høje temperaturer, der kan opstå i absorberne. Dem skal anlægget beskyttes imod, og så bør solvarmevæsken være af en særlig højtemperaturbestandig type. Anlægsbeskyttelsen består i at sikre et lavt systemtryk og dermed et lavt kogepunkt for væsken, så man ikke får 180 grader varm væske eller damp ned i sine VVS-komponenter, samt/herunder i at bruge en tilstrækkeligt stor trykekspansionsbeholder.

Ekspansionsbeholderen kan derudover forsynes med en fortank, som indeholder kold væske. Her blandes den udstrømmende, meget varme væske op med kølig væske, før den går ind i ekspansionsbeholderen.


Stagnationsegenskaber

Som et sidste, vigtigt punkt bør man i kombianlæg med rørfangere sørge for at overskudsvarmen om sommeren kan aftages. Det er efter min mening ikke nok at forlade sig på den almindelige, kontrollerede stagnation - de ekstremt høje temperaturer, der opstår i solfangerne nedsætter levetiden for både isolering, vakuumrør, heatpipes og andre materialer i systemet, hvis de forekommer ofte. Enkelte stagnationstilfælde ved pumpe- eller styringsudfald, strømafbrydelse eller andet er dog efter min mening ikke problematisk. Sørg for gode stagnationsegenskaber, hvilket vil sige at rørkredsløbet skal planlægges, så al væsken i fangerne ved stagnation får lov at fordampe hurtigt, ikke stå og "koge af" over længere tidsrum, hvilket belaster væsken og sender "dampstød" rundt i rørsystemet. Disse kan beskadige komponenter i solkredsen, der kan tåle varm væske, men ikke kogende damp. Erfaringen på dette område går ud på at man skal undgå "nedadgående lommer", hvor væsken kan fanges, så den står og koger af.


Rørsolfangerens holdbarhed

Og så er der lige det med holdbarheden. Gode plane solfangere holder meget længe, bevisligt mere end 25 år, formentlig endnu længere. Det gælder med sikkerhed ikke for rørfangere. Sørg altså for, at du kan få erstatningsrør til den tid, ellers bliver det nogle dyre solfangere! Hvis du, som forbruger undrer dig over at der ikke kan siges noget mere præcist om rørfangernes holdbarhed, så skyldes det dels, at der findes så mange forskellige typer og fabrikater, dels, at der foregår en løbende udvikling, således at de produkter, der blev solgt for 15 år siden, ikke kan sammenlignes med dem, man kan købe nu. 
Vigtigst mener jeg imidlertid følgende er:
  • at man som kunde er klar over, at rørfangerne holder kortere;
  • at man kan få erstatningsrør til en rimelig pris
De store problemer er så vidt jeg kan se opstået dels med nye, uafprøvede teknikker (som regel enkeltglasrør!), dels når rørfangere er solgt uden nogen bemærkning om den kortere holdbarhed.
Selv om undersøgelser af ældre produkter altså ikke kan give hele sandheden, så kan de dog give et fingerpeg:
 
Langzeiterfahrung Solarthermie
 
En tysk undersøgelse der ser på to sæt rørfangere, der er hhv. 15 og 20 år gamle registrerer at hhv. 1,5 og 6,5% af rørene har mistet deres vakuum. Og det er jo ikke så dårligt endda.
Oprettet den 27.06.2017 Dele i solvarmeanlægget 0

Skriv kommentarSvar

Du skal være logget ind for at kommentere.

Sidst set

No products