Solarthermie-2000 – Teilprogramm 2 - Solar - so heizt man heute

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den vom Hersteller zur Verfügung gestellten Berechnungsprogrammen stellt sicher, dass der
Druckverlust eine vorgegebene Grenze (z.B. 100 mbar pro Seite) nicht überschreitet.
Die oben beschriebenen Betriebspunkte für die Auslegung der Wärmetauscher haben sich
technisch in der Praxis bewährt. Wie sich Änderungen des Wärmetauschers (am Beispiel
des Tauschers zwischen Kollektorkreis und Speicher) auf die Systemeffizienz auswirken,
wurde mit Hilfe des Simulationsprogramms T*SOL untersucht. Variiert wurde dabei die
mittlere log. Temperaturdifferenz zwischen Primär- und Sekundärseite des Tauschers.
Für die Rechnungen mit T*SOL Version 3.1 zur Ermittlung des Anlagenertrags bei den
unterschiedlichen Bedingungen wurde eine Anlage mit den folgenden Spezifikationen gewählt:
Wetter: Köln: T*SOL-Anlagentyp E mit Pufferspeicher 5 m 3 mit Schichtbeladung
Kollektorfläche: 100 m 2 , Ausricht. Süd, Neigung 45°; Felddurchfluss: Low-Flow 15 l/(m 2 ∙h)
Zapfverbrauch: 7 m 3 /d (Anlagenauslastung 70 l/(m 2 ∙d)); Profil: T*SOL-Mehrfamilienhaus
mittlere log. Temperaturdifferenz WT: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10 K (bei konstant 500 W pro m 2 KF)
mittlere spez. Leistung des WT: 167, 125, 100, 83, 71, 63, 50 W/K/m 2 KF [KF=Kollektorfläche]
Aus T*SOL ergab sich, dass man pro 1 K höherer mittlerer Temperaturdifferenz mit etwa
0,7 bis 0,8 % weniger Ertrag des Solarsystems rechnen muss. In großen Solaranlagen werden
üblicherweise zwei Wärmetauscher (Be- und Entladetauscher für den Pufferspeicher)
eingesetzt. Würde man beide Tauscher verschlechtern bzw. verbessern, so würden sich der
oben beschriebenen Effekt bezüglich Systemertrag und auch die Auswirkungen auf die Systemkosten
und auf die in Abb. 6.11 gezeigten Kosten der solaren Nutzwärme verdoppeln.
In das Berechnungsprogramm für Wärmetauscher der Firma Alfa-Laval /28/ wurden die
benötigten Daten (mittl. log. Temperaturdifferenz, max. erlaubter Druckverlust (100 mbar)
etc.) eingegeben. Die vom Programm vorgeschlagenen Wärmetauscher wurden für die verschiedenen
Bedingungen übernommen. In das Programm wurde nicht durch Vorgabe von
Größe oder Typ des Tauschers eingegriffen.
Für die Berechnung der solaren Nutzwärmekosten wurden Anlagenkosten von 140.000 DM
inkl. Planung und MwSt, aber ohne den untersuchten Tauscher zu Grunde gelegt. Zu diesen
Kosten wurden die Kosten für die verschiedenen Wärmetauscher (inkl. des auf ihre Kosten
entfallenden Planungshonorars) hinzugerechnet. Schließlich ergaben sich also für jede gewählte
mittlere log. Temperaturdifferenz am Wärmetauscher der Systemertrag und die mit
den Tauscherkosten variierenden Systemkosten. Nach dem in Solarthermie-2000 üblichen
Verfahren (vgl. Kap. 11.2.1) wurden schließlich die einzelnen Nutzwärmekosten berechnet.
Das Ergebnis dieser Rechnungen ist in Abb. 6.11 dargestellt. Es ist zu beachten, dass der
Nullpunkt der Y-Achse bei dieser Darstellung unterdrückt wurde, so dass die Unterschiede
überzeichnet werden. Ohne diese Maßnahme wären die Unterschiede jedoch kaum sichtbar
gewesen. Die Kurve zeigt ein flaches Minimum bei einer mittleren log. Temperaturdifferenz
von 5 K, dem Wert, der von uns für die Auslegung empfohlen wird. Da das Minimum nicht
besonders ausgeprägt ist, ist es durchaus möglich, dass es bei anderen Anlagenkonfigurationen
leicht nach links oder nach rechts verschoben ist. Dies bedeutet jedoch auch, dass die
Empfehlung sicher richtig ist, dass man aber durchaus prüfen sollte, wie der Preissprung bei