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

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malspitzen" nicht sehr oft auf, so dass eine Reduzierung des Wertes erlaubt ist, ohne dass
der Wärmetauscher zu oft mit zu hohem mittleren log. arbeitet. Allerdings kann hier der
Abschlag nicht so groß sein wie bei Systemen mit glättendem Solar-Vorwärmspeicher. Wir
schlagen hier daher nur eine Reduzierung auf 70-80 % der "Normalspitze" vor. Der Rechengang
ist Tab. 6.7 zu entnehmen.
Wie man erkennt, ist hier der Soll-Durchfluss (Auslegungsdurchfluss) erheblich höher als
bei dem gleich großen System mit Vorwärmspeicher. Würde man hier die Forderung nach
einem maximalen mittleren log. von 5 K aufrechterhalten, so müsste der Wärmetauscher
sehr groß (und teuer) werden. Wir reduzieren daher hier die Anforderungen und schlagen
ein maximales von 6 K vor. Tab. 6.8 enthält alle vorgeschlagenen Werte.
Tab. 6.8:
Charakteristische Auslegungswerte für einen Wärmetauscher zwischen Solarpuffer und
Trinkwasserleitung (ohne Vorwärmspeicher)
Auslegungs-Durchfluss (vgl. Text);
Vorgabe systemspezifisch!
mittleres log.
Primärseite (Solarpuffer)
Sekundärseite (Trinkwasser)
Vorgabe: 2 m 3 /h (Faktor 2,5 unter Extremspitze; vgl Text)
(beide WT-Seiten gleich; primär: geregelte Pumpe)
Ziel: ca. 6 K (max. 6,3 K = 5 % höher)
Temperatur Eintritt Vorgabe: 50 °C Vorgabe: 15 °C
Temperatur Austritt Vorgabe: 20,8°C (evtl.var.) Ergebn. WT-Progr.:ca. 43,8°C
Druckverlust bei Auslegungs-Durchsatz
Vorgabe: max. ca. 20 mbar (wichtig: vgl. Text!!)
Übertragungsleistung Ziel: 68 kW (Abweichung nach unten höchstens 5 %)
k∙A-Wert des WT Ziel: 11,3 kW/K (Abweichung nach unten höchstens 10 %)
WICHTIG!!
Randbedingungen für Druckverlustberechnung bei extremer Zapfspitze (vgl. Text)
Durchsatz bei extremer Zapfspitze (vgl. Text)
max. erlaubter Druckverlust bei extremer Spitze
5 m 3 /h (hierfür unbedingt Druckabfall rechnen! < Max.!!)
Grunddefinition!! beispielhaft: 100 mbar (vgl. Text)
Der Druckabfall in dem vom Auslegungsdurchfluss bestimmten Arbeitspunkt muss gegenüber
dem erlaubten Druckabfall bei der Extremspitze reduziert werden. In erster Näherung
kann man für die Praxis annehmen, dass bei Halbierung des Durchsatzes der Druckverlust
um etwa den Faktor 3,5-4 abnimmt, bei einer Drittelung um etwa den Faktor 7-8. Liegt der
Auslegungsvolumenstrom wie hier um den Faktor 2,5 unter dem Extremvolumenstrom, so
empfiehlt sich eine Reduzierung des max. erlaubten Druckverlustes um den Faktor 5-5,5 für
eine erste Versuchsrechnung. Eine Nachrechnung des WT für den Extremdurchsatz muss
anschließend unbedingt durchgeführt werden, damit geprüft werden kann, ob der erlaubte
Druckverlust im Extremfall wirklich nicht überschritten, aber doch in etwa erreicht wird.
Ggf. ist die Rechenprozedur mit einem anderen WT erneut durchzuführen, bis befriedigende
Ergebnisse erreicht werden. Wird auf der Primärseite des WT eine geregelte Pumpe eingesetzt,
so ist es ausreichend, wenn ihr Maximaldurchsatz den Solldurchsatz auf der Sekundärseite
erreicht. Sie muss nicht auf die sekundärseitige Extremspitze ausgelegt werden.
Bezüglich der tolerierbaren Abweichungen bei Leistung, und k∙A-Wert sowie einer evtl.
notwendigen Zweitauslegung gilt das weiter oben bereits Gesagte.
An einem Beispiel soll ein solcher Wärmetauscher ausgelegt und für verschiedene Volumenströme
durchgerechnet werden.