TÜV entwickelt neues Prüfverfahren für Frostbeständigkeit von Vakuumkollektoren

(6.9.2011) Der TÜV Rheinland hat ein neues Verfahren für die 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.

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°C. 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 gekommen ist, obwohl die Schäden rein äußerlich nicht erkennbar waren.

Vakuumröhrenkollektoren mit frostgefährdeten Wärmeträgern

„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. 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.

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°C abgekühlt, damit diese vollständig gefrieren, sowie ebenfalls mindestens 30 Minuten lang auf +10°C 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.