Tyhjiöputkikeräimet

Tyhjiöputkikeräimestä on ilma poistettu lähes kokonaan, jolloin johtumishäviöt vähenevät merkittävästi ja keräimen hyötysuhde säilyy tasokeräintä parempana korkeissa toimintalämpötiloissa. Lasiputken tyhjiö toimii tehokkaana lämmöneristeenä ja estää siten tehokkaasti absorboitua lämpöä karkaamasta takaisin ulkoilmaan, jolloin suurempi osa lämmöstä voidaan hyödyntää. Tämän takia lämmöntuotto tyhjiöputkissa voi varsinkin kylminä vuodenaikoina olla korkeampi kuin tasokeräimissä. Lämpiminä vuodenaikoina taso- ja tyhjiöputkikeräinten lämmöntuotoissa ei ole kovin suuria eroja.

Kuva 1. Hannu Hirsivaara ja Jukka Saikkonen asentavat tyhjiöputkikeräimiä Amiedun koulutustiloissa. Kuva kimmo Haimi

Tyhjiöputkikeräimen sisäosien lämpötila voi nousta jopa 250-asteiseksi keräimen pintalämpötilan pysyessä huomattavasti tätä viileämpänä. Lämmönsiirto tyhjiöputkesta lämmönsiirtonesteeseen tapahtuu joko läpivirtausperiaatteella tai lämpöputken (Heat Pipe) avulla. Läpivirtausperiaatteella toimivissa tyhjiöputkikeräimissä neste virtaa joko u-muotoisessa putkessa tai sisäkkäin olevista putkista muodostetussa koaksiaaliputkessa.

Kuva 2. Tyhjiöputkikeräimen toimintaperiaate.

Tyhjiöputkikeräimet voidaan jakaa kahteen alatyyppiin:

• Tyhjiöputket, joissa lämmönsiirtoneste kiertää u-muotoisessa tyhjiöputkessa mustan absorboivan pinnan alla.
• Tyhjiöputket, joissa on erillinen suljettu ”Heat Pipe” -lämpöputki. Neste höyrystyy lämpöputkessa suhteellisen matalassa lämpötilassa ja kuljettaa sitomaansa lämpöä lämmönsiirtimeen.

Yksilasinen tyhjiöputki

Yksilasisessa tyhjiöputkessa nesteputkeen kiinnitetty absorbaattorilevy on yleensä levymäinen, ja se sijaitsee putken sisällä tyhjiössä. Kaksilasisessa tyhjiöputkessa absorbaattoriin yhteydessä oleva lämmönsiirtolevy on sylinterimäinen, ja se on kosketuksissa sisimmäisessä lasissa olevaan absorbaattoripintaan. Tällöin absorbaattorilevy ja lämmönsiirtoputki eivät ole tyhjiössä vaan tyhjiö on ulomman ja sisemmän lasisylinterin välissä. Sisemmässä lasissa olevasta absorbaattoripinnasta lämpö siirtyy johtumalla sylinterimäiseen metallipintaan, joka on kiinni lämmönsiirtoputkessa. Sekä yksi- että kaksikerroksissa keräimissä yksittäisiä tyhjiöputkia on mahdollista vaihtaa.

Heat Pipe -tyyppinen tyhjiöputki

Heat Pipe -tyyppisen tyhjiöputken lämmönsiirtoliitos on aina kuiva. Lämpöputken helposti höyrystyvä neste muodostaa oman lämmönsiirtopiirin. Tyhjiöputkessa höyrystynyt neste nousee lämpöputken yläosaan, jossa se kondensoituu ja luovuttaa lämpönsä keräimen yläosan lämpöeristetyn kotelon putkituksessa liikkuvaan lämmönsiirtonesteeseen.

Lämpöputki voi olla lasia tai metallia, jolloin se on liitetty absorbaattorilevyyn. Lämpöputken höyrystyvänä nesteenä voidaan käyttää alkoholia tai vettä, jolloin sen sisällä on normaalia ilmanpainetta alhaisempi paine, ja vesi höyrystyy reilusti alle 100 °C lämpötiloissa.