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Diplomarbeit aus dem Jahr 2000 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Maschinenbau, Note: 1,7, Hochschule Bremen (Maschinenbau), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe: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:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung4
2.Die zu beurteilende Solaranlage8
3.Grundlagen zur Großanlagenplanung11
3.1Begriffsbestimmung12
3.1.1Kollektorwirkungsgrad12
3.1.2Systemnutzungsgrad12
3.1.3Solarer Deckungsanteil12
3.2Einflußgrößen auf den Ertrag einer Solaranlage13
3.2.1Standort, Einstrahlung13
3.2.2Ausrichtung der Kollektoren nach Süden13
3.2.3Neigungswinkel der Kollektoren13
3.3Grundlagenermittlung14
3.4Kollektorfeld15
3.4.1Vorwärmanlagen16
3.4.2Systeme mittlerer Deckung16
3.4.3Kollektorfeldverschaltung17
3.4.4Einstufung als Dampferzeuger18
3.5Solarkreislauf18
3.5.1Auslegung Low-Flow18
3.5.2Auslegung High-Flow18
3.5.3Dimensionierung der Verrohrung19
3.5.4Dimensionierung des Ausdehnungsgefäßes21
3.5.5Wärmetauscher23
3.5.5.1Interne Wärmetauscher23
3.5.5.2Externe Wärmetauscher23
3.5.5.3Dimensionierung des Solarwärmetauschers23
3.5.6Dimensionierung Wärmetauscher Puffer-und Brauchwasserkreis26
3.5.6.1Pufferspeicherentladung nach dem Durchlaufkonzept26
3.5.6.2Pufferspeicherentladung nach d. Speicherladekonzept27
3.5.6.3Vergleich der Speicherladekonzepte27
3.5.6.4Auslegungsparameter28
3.6Dimensionierung der Pumpen29
3.7Pufferspeicher29
3.8Bereitschaftsspeicher30
3.9Regelung30
3.9.1Kollektorkreis, Speicherladekreis30
3.9.2Speicherentladekreis30
3.9.2.1Durchlaufprinzip31
3.9.2.2Speicherladeprinzip31
4.Grundlagen zu T SOL32
5.Die solarthermische Anlage34
5.1Schaltschema34
5.2Systemkonfiguration34
5.3Systemkomponenten35
5.3.1Kollektorfeld35
5.3.2Ausdehnungsgefäß37
5.3.3Pumpen38
5.3.4Wärmetauscher38
5.3.5Pufferspeicher39
5.3.6Brauchwasserspeicher39
5.3.7Regelung40
5.4Fu...
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.
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3.1Begriffsbestimmung12
3.1.1Kollektorwirkungsgrad12
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3.1.3Solarer Deckungsanteil12
3.2Einflußgrößen auf den Ertrag einer Solaranlage13
3.2.1Standort, Einstrahlung13
3.2.2Ausrichtung der Kollektoren nach Süden13
3.2.3Neigungswinkel der Kollektoren13
3.3Grundlagenermittlung14
3.4Kollektorfeld15
3.4.1Vorwärmanlagen16
3.4.2Systeme mittlerer Deckung16
3.4.3Kollektorfeldverschaltung17
3.4.4Einstufung als Dampferzeuger18
3.5Solarkreislauf18
3.5.1Auslegung Low-Flow18
3.5.2Auslegung High-Flow18
3.5.3Dimensionierung der Verrohrung19
3.5.4Dimensionierung des Ausdehnungsgefäßes21
3.5.5Wärmetauscher23
3.5.5.1Interne Wärmetauscher23
3.5.5.2Externe Wärmetauscher23
3.5.5.3Dimensionierung des Solarwärmetauschers23
3.5.6Dimensionierung Wärmetauscher Puffer-und Brauchwasserkreis26
3.5.6.1Pufferspeicherentladung nach dem Durchlaufkonzept26
3.5.6.2Pufferspeicherentladung nach d. Speicherladekonzept27
3.5.6.3Vergleich der Speicherladekonzepte27
3.5.6.4Auslegungsparameter28
3.6Dimensionierung der Pumpen29
3.7Pufferspeicher29
3.8Bereitschaftsspeicher30
3.9Regelung30
3.9.1Kollektorkreis, Speicherladekreis30
3.9.2Speicherentladekreis30
3.9.2.1Durchlaufprinzip31
3.9.2.2Speicherladeprinzip31
4.Grundlagen zu T SOL32
5.Die solarthermische Anlage34
5.1Schaltschema34
5.2Systemkonfiguration34
5.3Systemkomponenten35
5.3.1Kollektorfeld35
5.3.2Ausdehnungsgefäß37
5.3.3Pumpen38
5.3.4Wärmetauscher38
5.3.5Pufferspeicher39
5.3.6Brauchwasserspeicher39
5.3.7Regelung40
5.4Fu...