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

Tab. 6.5:
Charakteristische Auslegungswerte für einen Wärmetauscher zwischen Solarpuffer und
Trinkwasser-Vorwärmspeicher [Die Vorgabe zum Volumenstrom ist systemabhängig!]
Auslegungs-Durchfluss (vgl. Tab.6.6)
mittleres log.
Primärseite (Solarpuffer)
Sekundärseite (Vorwärmsp.)
systemabh. Vorgabe: 1,5 m 3 /h (beide Seiten des WT etwa gleich)
Ziel: ca. 5 K (max. erlaubt ca. 5,3 K = 5 % höher)
Temperatur Eintritt Vorgabe: 50 °C Vorgabe: 15 °C
Temperatur Austritt Vorgabe: ca. 19,8 °C (evtl. var.) Ergebnis WT-Progr.: ca. 44,8 °C
Druckverlust
Vorgabe (je nach Planerwunsch): z.B. max. 100 mbar
Übertragungsleistung Ziel: ca. 52 kW (Abweichung nach unten höchstens 5 %)
k∙A-Wert des WT Ziel: 10,4 kW/K (Abweichung nach unten höchstens 10%)
In Tab. 6.5 sind die für ein Wärmetauscher-Auslegungsprogramm notwendigen Eingaben
grau hinterlegt und fett gedruckt. Da die Sekundärseite des Wärmetauschers nicht vom
gezapften Trinkwasser durchströmt werden muss (der nahezu druckverlustlose Vorwärmspeicher
liegt parallel dazu), kann ein WT mit relativ hohem Druckverlust (z.B. 100 mbar)
und gutem Wärmeübergang eingesetzt werden. Die mittlere log. Temperaturdifferenz ergibt
sich auch hier erneut aus dem Kompromiss zwischen möglichst geringem Verlust im Temperaturniveau
und vertretbaren Kosten für den Tauscher (vgl. oben). Die sekundärseitige
Wärmetauschereintrittstemperatur entspricht in etwa der Kaltwassertemperatur (kleiner
Vermischungszuschlag). Die primärseitige Eintrittstemperatur orientiert sich an den in Low-
Flow-Systemen im Sommer im Mittel erreichbaren Temperaturen im oberen Teil des Solarpuffers.
Die Beachtung dieser Sommertemperatur ist wichtig, weil gerade im Sommer (hoher
Solargewinn) die Energie möglichst gut abgeführt werden sollte. Sie ist aber nach oben
meist dadurch begrenzt, dass auf der Primärseite des WT oft nur eine Maximaltemperatur
von 65 °C zugelassen wird, um Verkalkung auf der Sekundärseite (Trinkwasser) vorzubeugen.
Der gewählte Mittelwert von 50 °C berücksichtigt zudem auch strahlungsarme Zeiten
im Sommer. Die Einlauftemperatur auf der Primärseite ist (im Gegensatz zum Wärmetauscher
im Kollektorkreis) nicht volumenstromabhängig, da die zu übertragende Leistung
nicht extern aufgezwungen wird (wie bei der Strahlung bzw. der Kollektorfeldleistung).
Vielmehr bestimmt hier der gewählte Volumenstrom die zu übertragende Leistung. Letztlich
muss dieser Volumenstrom also sinnvoll gewählt werden, damit der Verbraucher ausreichend
mit Solarenergie versorgt werden kann und eine effiziente Entladung des Pufferspeichers
gesichert wird. Anhand der folgenden Überlegungen soll versucht werden, die
kritische Frage nach der zweckmäßigen Wahl des Volumenstroms (auf beiden Seiten des
WT etwa gleich) zu beantworten. Da die Erfahrungen im Programm Solarthermie-2000
noch nicht sehr umfangreich sind, müssen die folgenden Ausführungen mit großem Vorbehalt
gemacht werden. Sie sind durch künftige Ergebnisse noch abzusichern.
Sollte das WT-Berechnungsprogramm als Ergebnis einen Wärmetauscher vorschlagen, bei
dem die Zielwerte (Mindestleistung, maximales mittleres ) um mehr als 5% schlechter
liegen, so muss ein zweiter Auslegungsversuch mit leicht geänderten Temperaturverhältnissen
(wir empfehlen, die primärseitige Austrittstemperatur zu variieren) durchgeführt werden,
bis ein WT vorgeschlagen wird, der bezüglich der Leistung nicht zu stark nach unten
und bezüglich der Temperaturdifferenz nicht zu weit nach oben abweicht (Effizienzverschlechterung).
Abweichungen in die jeweils entgegengesetzte Richtung sind effizienzverbessernd
(unkritisch), aber leider kostensteigernd. Der k∙A-Wert sollte nicht unter den ange-
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