Funktionale Begutachtung einer bestehenden solarthermischen Großanlage hinsichtlich hydraulischer Verschaltung und Systemkonfiguration
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Oliver Warneke
- Abgabedatum: Dezember 2000
- Umfang: 75 Seiten
- Dateigröße: 8,7 MB
- Note: 1,7
- Institution / Hochschule: Hochschule Bremen, University of Applied Sciences Deutschland
- ISBN (eBook): 978-3-8324-4172-2
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-4172-2 P - ISBN (CD) :978-3-8324-4172-2 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Warneke, Oliver Dezember 2000: Funktionale Begutachtung einer bestehenden solarthermischen Großanlage hinsichtlich hydraulischer Verschaltung und Systemkonfiguration, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: Solar, Solartechnik, Planung, Dimensionierung, Großanlagen
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Diplomarbeit von Oliver Warneke
Einleitung:
Während in Ein- und Zweifamilienhäusern bereits oft Solaranlagen einen Beitrag zur Brauchwassererwärmung und zur Heizungsunterstützung leisten, sind Großanlagen in Deutschland bisher nur selten vorzufinden.
Dabei sprechen für Großanlagen gegenüber den herkömmlichen Kleinanlagen deutliche Kostenvorteile. So lag bei Kleinanlagen der durchschnittliche Systempreis 1997 bei etwa 1.870 DM je m² Kollektorfläche. Demgegenüber liegen die Systemkosten von heute realisierten Großanlagen bei nur etwa 1000 DM/m². Übliche Größen zur überschlägigen Dimensionierung beruhen auf Erfahrungswerten, die natürlich erst im Laufe der letzten Jahre entstanden sind.
Am Beispiel einer bestehenden, ca. sechs Jahre alten solarthermischen Großanlage sollen alle Parameter aufgezeigt werden, die zur Dimensionierung und Auslegung einer großen Solaranlage nötig sind. Zum einen soll der Stand der Technik bei der Planung von Solaranlagen verdeutlicht werden und zum anderen soll die bestehende Anlage, die in der Arbeit hinsichtlich Dimensionierung und hydraulischer Verschaltung beurteilt wird, optimiert werden. Der tatsächliche Warmwasserbedarf, der bei der Auslastung einer Solaranlage den wichtigsten Einfluss darstellt, soll genau erfasst werden und Grundlage für eine Simulation der Anlage mit der Software T*SOL bilden. Mit Hilfe der Simulation sollen genaue Aussagen hinsichtlich einer möglichen Optimierung gemacht werden.
Die Betreiber der bestehenden Anlage erhoffen sich durch diese Arbeit neue Erkenntnisse, um evt. Verbesserungen vornehmen zu können.
Diese Arbeit entsteht im Rahmen eines Praktikums, dass ich zur Zeit bei der Firma UFE SOLAR in Eberswalde mache. UFE SOLAR produziert und vertreibt solarthermische Komplettsysteme und beschäftigt sich auch mit der Projektierung und Planung von Großanlagen.
Inhaltsverzeichnis:
| 1. | Einleitung | 4 |
| 2. | Die zu beurteilende Solaranlage | 8 |
| 3. | Grundlagen zur Großanlagenplanung | 11 |
| 3.1 | Begriffsbestimmung | 12 |
| 3.1.1 | Kollektorwirkungsgrad | 12 |
| 3.1.2 | Systemnutzungsgrad | 12 |
| 3.1.3 | Solarer Deckungsanteil | 12 |
| 3.2 | Einflußgrößen auf den Ertrag einer Solaranlage | 13 |
| 3.2.1 | Standort, Einstrahlung | 13 |
| 3.2.2 | Ausrichtung der Kollektoren nach Süden | 13 |
| 3.2.3 | Neigungswinkel der Kollektoren | 13 |
| 3.3 | Grundlagenermittlung | 14 |
| 3.4 | Kollektorfeld | 15 |
| 3.4.1 | Vorwärmanlagen | 16 |
| 3.4.2 | Systeme mittlerer Deckung | 16 |
| 3.4.3 | Kollektorfeldverschaltung | 17 |
| 3.4.4 | Einstufung als Dampferzeuger | 18 |
| 3.5 | Solarkreislauf | 18 |
| 3.5.1 | Auslegung Low-Flow | 18 |
| 3.5.2 | Auslegung High-Flow | 18 |
| 3.5.3 | Dimensionierung der Verrohrung | 19 |
| 3.5.4 | Dimensionierung des Ausdehnungsgefäßes | 21 |
| 3.5.5 | Wärmetauscher | 23 |
| 3.5.5.1 | Interne Wärmetauscher | 23 |
| 3.5.5.2 | Externe Wärmetauscher | 23 |
| 3.5.5.3 | Dimensionierung des Solarwärmetauschers | 23 |
| 3.5.6 | Dimensionierung Wärmetauscher Puffer-und Brauchwasserkreis | 26 |
| 3.5.6.1 | Pufferspeicherentladung nach dem Durchlaufkonzept | 26 |
| 3.5.6.2 | Pufferspeicherentladung nach d. Speicherladekonzept | 27 |
| 3.5.6.3 | Vergleich der Speicherladekonzepte | 27 |
| 3.5.6.4 | Auslegungsparameter | 28 |
| 3.6 | Dimensionierung der Pumpen | 29 |
| 3.7 | Pufferspeicher | 29 |
| 3.8 | Bereitschaftsspeicher | 30 |
| 3.9 | Regelung | 30 |
| 3.9.1 | Kollektorkreis, Speicherladekreis | 30 |
| 3.9.2 | Speicherentladekreis | 30 |
| 3.9.2.1 | Durchlaufprinzip | 31 |
| 3.9.2.2 | Speicherladeprinzip | 31 |
| 4. | Grundlagen zu T*SOL | 32 |
| 5. | Die solarthermische Anlage | 34 |
| 5.1 | Schaltschema | 34 |
| 5.2 | Systemkonfiguration | 34 |
| 5.3 | Systemkomponenten | 35 |
| 5.3.1 | Kollektorfeld | 35 |
| 5.3.2 | Ausdehnungsgefäß | 37 |
| 5.3.3 | Pumpen | 38 |
| 5.3.4 | Wärmetauscher | 38 |
| 5.3.5 | Pufferspeicher | 39 |
| 5.3.6 | Brauchwasserspeicher | 39 |
| 5.3.7 | Regelung | 40 |
| 5.4 | Funktioneller Zustand beim Besichtigungstermin | 41 |
| 6. | Auswertung | 42 |
| 6.1 | Berechnungen | 42 |
| 6.1.1 | Rohrdimensionierung | 42 |
| 6.1.2 | Ausdehnungsgefäß | 42 |
| 6.1.3 | Wärmetauscher des Solarkreises | 47 |
| 6.1.4 | Dimensionierung der Pumpen | 48 |
| 6.1.4.1 | Druckverluste im Solarkreislauf | 49 |
| 6.1.4.2 | Arbeitspunkt der Pumpe | 50 |
| 6.1.5 | Dimensionierung der Pufferspeicher | 50 |
| 6.1.6 | Dimensionierung des Pufferspeicher- Entladewärmetauschers und des Bereitschaftsspeichers | 51 |
| 6.1.7 | Arbeitspunkt der Entladepumpe | 51 |
| 6.2 | Ermittlung des tatsächlichen Warmwasserverbrauchs | 52 |
| 6.3 | Simulationen mit T*SOL | 54 |
| 6.3.1 | Festlegung der Simulationsparameter | 54 |
| 6.3.2 | Ergebnis der Jahressimulation | 56 |
| 6.3.3 | Optimierungder Anlagenparameter | 58 |
| 6.3.3.1 | Anpassung der Systemkomponenten an den Warmwasserverbrauch | 58 |
| 6.3.3.2 | Anpassung des Warmwasserverbrauchs an die bestehende Anlage | 60 |
| 7. | Ergebnis | 63 |
| 7.1 | Beurteilung der Solaranlage | 63 |
| 7.1.1 | Kollektoren und Frostschutz | 63 |
| 7.1.2 | Dachisolierung | 63 |
| 7.1.3 | Verrohrung des Kollektorkreislaufes | 64 |
| 7.1.4 | Solarausdehnungsgefäß | 64 |
| 7.1.5 | Sicherheitsventil | 64 |
| 7.1.6 | Pumpe | 65 |
| 7.1.7 | Wärmetauscher | 65 |
| 7.1.8 | Pufferspeicher | 65 |
| 7.1.9 | Bereitschaftsspeicher | 66 |
| 7.2 | Vorschläge zur Optimierung der Solaranlage | 66 |
| 7.2.1 | Dimensionierung der Komponenten | 66 |
| 7.2.2 | Funktionsoptimierung | 66 |
| 8. | Literatur | 68 |
| 8.1 | Bücher und Zeitschriften | 68 |
| 8.2 | Normen und Richtlinien | 69 |
| 8.3 | Online-Informationen | 70 |
| 9. | Erklärung | 71 |
| 10. | Anhang |
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Link zur Arbeit:
http://www.diplom.de/ean/9783832441722
Arbeit zitieren:
Warneke, Oliver Dezember 2000: Funktionale Begutachtung einer bestehenden solarthermischen Großanlage hinsichtlich hydraulischer Verschaltung und Systemkonfiguration, Hamburg: Diplomica Verlag
Schlagworte:
Solar, Solartechnik, Planung, Dimensionierung, Großanlagen
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