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

Tagesverbrauch Warmwasser (Durchfluss Sekundärseite des Wärmetauschers): 14 m 3 /d
"normale" Zapfspitzen (gemessen): 5,3 m 3 /h (ca. 38% des Tagesverbrauchs in m 3 /d)
Auslegungsdurchsatz sekundärseitig (berechnet als 80 % der "normalen" Spitzen): 4,2 m 3 /h
Extreme Zapfspitze (gemessen): 8,9 m 3 /h (ca. 64% des Tagesverbrauchs)
Vorgabe für max. Druckabfall bei Extremspitze: ca. 100 mbar (Annahme)
Drehzahlgeregelte Pumpe auf der Primärseite; Durchfluss max. 4,2 m 3 /h
Reduz. Druckabfall bei Auslegungsdurchsatz: 25 mbar (Reduziert gegenüber Wert bei Extremspitze
um Faktor 4, da Auslegungsdurchsatz Faktor 2,1 kleiner als Extremdurchsatz
89
Tab. 6.9:
Vergleich Auslegung Wärmetauscher und Nachrechnung für unterschiedliche Volumenströme
auf der Trinkwasserseite (Wärmetauscher stets zwangsdurchflossen vom
gesamten gezapften Warmwasser; System ohne Vorwärmspeicher)
Vorgaben (Ziele)
für Auslegung WT
vom Programm
vorgeschlag. WT
Nachrechnung für
2 m 3 /h
Nachrechnung für
1 m 3 /h
Nachrechnung für
0,5 m 3 /h
Nachrechnung für
0,2 m 3 /h
Nachrechnung für
"normale" Spitze
Nachrechnung für
extreme Zapfsp.
1E °C 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0
1A °C 20,8 20,8 19,5 18,5 17,7 17,6 18,4 16,0
2E °C 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0
2A °C (43,8) 43,8 45,1 46,1 46,9 47,0 39,7 30,8
Volumenstrom primär m 3 /h 4,2 4,2 2,0 1,0 0,5 0,2 4,2 4,2
Druckverlust primär mbar 100 max 24 6,2 2,0 0,7 0,2 24,4 24,9
Volumenstrom sekundär m 3 /h 4,2 4,2 2,0 1,0 0,5 0,2 5,3 8,9
Druckverlust sekundär mbar 25 max 25 6,4 2,1 0,8 0,2 38,7 102,3
Leistung kW (142) 140,5 69,9 36,1 18,5 7,4 152,1 163,7
mittl. log. Δ K (6) 6 4,7 3,7 2,9 2,8 6,2 6,2
k∙A-Wert kW/K (23,7) 23,4 14,9 9,8 6,4 2,6 24,5 26,4
Auf der Basis der Auslegungsdaten (grau hinterlegt und fett gedruckt in Tab. 6.9; eingeklammerte
Werte werden nicht für die Auslegung benötigt, dies sind Zielwerte) schlug das
Auslegungsprogramm des WT-Herstellers einen Wärmetauscher mit den in Tab. 6.9. aufgezeigten
Betriebswerten im Arbeitspunkt vor. Die geforderten Zielwerte (Leistung, mittl. log.
Δ, k∙A-Wert) werden fast genau eingehalten (vgl. Tab. 6.8; erlaubte Abweichungen). Die
Nachrechnung für den sekundärseitigen Extremdurchsatz (Spalte ganz rechts in Tab. 6.9)
ergab einen Druckverlust von 102,3 mbar. Dieser Wert liegt geringfügig (aber sicher tolerierbar
wenig) über dem erlaubten Maximalwert. Der Wärmetauscher erfüllt also die gesetzten
Randbedingungen. Wäre der Druckverlust bei der Extremspitze zu hoch, müsste man
den Auslegungsverlust auf (in diesem Beispiel) 24 mbar vermindern und neu auslegen.
Anschließend wurde der Volumendurchsatz durch beide Seiten des Wärmetauschers (primärseitig
geregelte Pumpe mit max. 4,2 m 3 /h) in einigen Schritten jeweils um den Faktor
von etwa 2 reduziert, damit festgestellt werden konnte, wie das Übertragungsverhalten des
Tauschers bei geringen Durchsätzen ist. Der Wärmetauscher scheint gut ausgewählt zu sein,
da bis zu einer Durchströmung von 0,5 m 3 /h (entspricht ca. 12 % des Auslegungsdurchsatzes)
der k∙A-Wert und auch Δ gleichmäßig mit dem Durchsatz abfallen. Erst bei 0,2 m 3 /h