Solarthermie-2000 – Teilprogramm 2 - Solar - so heizt man heute
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Ein Wärmetauscher <strong>so</strong>ll folgende Anforderungen erfüllen:<br />
- Hohe exergetische Effizienz (geringer Temperatursprung zwischen den mittleren<br />
Temperaturen der beiden Medien).<br />
- Hohe energetische Effizienz (geringe Wärmeverluste, gute Wärmedämmung)<br />
- Geringer Strömungswiderstand; dennoch turbulente Wärmeträgerströmung<br />
- Geringe Kosten (<strong>so</strong>wohl bei Anschaffung als auch bei Wartung)<br />
Es gibt zwei Arten von Wärmetauschern, die je nach Größe der <strong>Solar</strong>anlage eingesetzt werden.<br />
In kleinen Anlagen werden hauptsächlich innenliegende, direkt im <strong>Solar</strong>speicher integrierte<br />
Wärmetauscherverwendet. Diese Tauscher (z.B. Schlangen aus Glatt- oder Rippenrohr<br />
aus Kupfer oder Edelstahl) sind nur auf der Innenseite zwangsdurchströmt. Die Strömung<br />
an der Außenseite baut sich durch den thermischen Auftrieb des erwärmten Wassers<br />
auf. Sie haben den Vorteil, dass der Speicher mitsamt dem Wärmetauscher geliefert werden<br />
kann. Auch entfällt die Pumpe für einen separaten Speicherladekreis. Der Nachteil dieser<br />
Tauscher ist, dass sie im Vergleich zu beidseitig zwangsdurchströmten Tauschern keine<br />
große Übertragungsleistung haben, da an ihrer Außenfläche nur Konvektion durch natürlichen<br />
Auftrieb auftritt. Bei großen Anlagen nehmen daher die notwendigen Wärmetauscherflächen<br />
stark zu, <strong>so</strong> dass es problematisch ist, sie im <strong>Solar</strong>speicher einzubauen.<br />
Externe Wärmetauscher können aus Rohrbündeln in engen zwangsdurchströmten Behältern<br />
(Rohrbündeltauscher) oder aus Platten, zwischen denen abwechselnd die zwei Wärmeträger<br />
fließen (Plattenwärmetauscher), aufgebaut sein. Diese Tauscher können genau an die benötigte<br />
Leistung durch Variation der Rohrbündel- oder Plattengröße bzw. -zahl oder auch<br />
J 1E<br />
DJ gr<br />
J 2A<br />
T e m p e r a tu r [° C ]<br />
60<br />
55<br />
50<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
Abb. 2.5:<br />
Temperaturverlauf Sekundärseite<br />
Tauscherfläche<br />
Temperaturverlauf Primärseite<br />
Temperaturverhältnisse am Plattenwärmetauscher<br />
im Gegenstrom (Δ gr =7 K, Δ kl =3 K, Δ m =5 K)<br />
J 1A<br />
DJ kl<br />
J 2E<br />
durch Zusammenschalten<br />
mehrerer Tauscher angepasst<br />
werden. Bei geschraubten<br />
Plattenwärmetauschern<br />
ist nachträglich<br />
<strong>so</strong>gar in einem gewissen<br />
Maß eine Vergrößerung<br />
der Tauscherfläche durch<br />
Hinzufügen weiterer Platten<br />
möglich. Rohrbündeltauscher<br />
sind in der Regel<br />
weniger anfällig bei verschmutzten<br />
Medien.<br />
Plattentauscher haben bei<br />
erzwungener turbulenter<br />
Strömung (entsprechend<br />
profilierte Plattenoberflächen)<br />
sehr gute Wärmeübergänge<br />
und <strong>so</strong> selbst<br />
bei großen Leistungen<br />
nur kleine Abmessungen.<br />
Großanlagen werden