"Burgholzhof", Stuttgart - Solar - so heizt man heute

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- 44 -Wie groß diese Differenz zwischen der Kennlinie des Einzelkollektors und den Nutzungsgradpunktendes Kollektorkreises werden darf, lässt sich durch eine theoretische Berechnung ermitteln, bei der diebaulichen Gegebenheiten (Länge der Verrohrung, Dämmstärke usw.) berücksichtigt werden. Deshalberfolgte zunächst eine Nachrechnung des Solarsystems mit dem Simulationsprogramm TRNSYS. AlsEingabewerte wurden dabei die gemessene Strahlung und die gemessene Netzrücklauftemperaturverwendet (5-min-Mittelwerte). Zudem wurden in TRNSYS "Fehlstellen" der Wärmedämmung (nichtgedämmte Armaturen etc.) und die Temperaturabhängigkeit des Dämmwertes (durch Erhöhung derKennziffer ) berücksichtigt. Besonders beachtet wurden bei der Abbildung der 3 Anlagen auch dieunterschiedlichen Rohrleitungslängen der Verbindungs- und Steigleitungen. Aus diesem Grundwerden trotz sonst identischer Betriebsparameter auch in der Simulation Unterschiede zwischen denEinzelanlagen sichtbar (s. hierzu auch weiter unten). Für die Wärmetauscher wurden die Auslegungsdateneingesetzt (k·A-Wert der Wärmetauscher in Haus 17 und 20 jeweils 50 kW/K; in Haus 37wegen der größeren Kollektorfläche 60 kW/K). Bei allen 3 Häusern ergibt sich daraus bei annäherndVollleistung des Kollektorkreises (bei voller Einstrahlung) ein T log von ungefähr 5 K am Wärmetauscherund ein auf die Kollektorflächen umgerechneter k·A-Wert von etwa 100 W/(m²·K).Die Ergebnisse der TRNSYS-Berechnung für die vom Kollektorkreis abgegebene Energie wurdenanschließend in die Diagramme für die theoretische Kollektorkennlinie (Abbildung 15, ein Diagrammfür jede Solaranlage) eingetragen.Gegenüber der Berichtsfassung vom Juli 2004 wurden die Filterbedingungen bezüglich des Zeitfenstersnoch einmal verschärft: Aus einer Sonnenbahnanalyse unter Berücksichtigung der Kollektorneigungund -ausrichtung ergibt sich, dass in die nachfolgenden Diagramme nur Betriebspunkte eingehendürfen, die an schönen Tagen vom 15.05. bis 01.08. in der Zeit zwischen 11.15 und 12.30 UhrMEZ (statt 01.05. bis 31.08., 12.00 bis 13.00 Uhr im Bericht 2004) bei einer Einstrahlung von mehrals 900 W/m² gewonnen wurden (Mittelwert der Einstrahlung über alle berücksichtigten Messpunkte990 W/m²; die Kollektorkennlinie wurde aus diesem Grund mit Hilfe der Kollektorkennwerte aus demPrüfbericht für eine Einstrahlung von 1000 W/m² ermittelt). Die Differenz zwischen Zonenzeit MEZund wahrer Ortszeit von etwa ½ h am Standort Stuttgart ist dabei in beiden Fassungen berücksichtigt.Zusätzlich wurden Betriebspunkte, bei denen noch kein stationärer Betrieb der Solaranlagenvorlag, manuell aus dem Filterergebnis eliminiert (z.B. Betriebspunkte bei stark schwankenden Einstrahlungsbedingungen).Die genannten Filterbedingungen wurden in identischer Form sowohl aufdie TRNSYS-Rechenergebnisse als auch auf die gewonnenen Messwerte (s.u.) angewendet.In den Diagrammen (Abbildung 15) sind jeweils die Kollektorkennlinien aus den Prüfberichten zu erkennen,die für alle Diagramme gleich sind, sowie ein Punkthaufen unter den Kennlinien. Die Punkthaufenrepräsentieren Nutzungsgradpunkte, die sich aus 5-min-TRNSYS-Rechenergebnissen für die
- 45 -Solarleistung am Wärmetauscher und für die Einstrahlung in der Kollektorebene ergeben. Die Berechnungsformelnfür Kollektorkennlinien und Nutzungsgradpunkte sind Tabelle 4 zu entnehmen.Da für die Kollektoren bei der Berechnung mit TRNSYS die theoretischen Kennwerte verwendet wurden,die Kollektoren innerhalb dieser Rechnung also optimal (d. h. der Kennlinie entsprechend) arbeiten,entspricht der Abstand zwischen Punkthaufen und der maßgeblichen Kollektorkennlinie (orange)den durch die Kollektorfeldverrohrung (bis zum Wärmetauscher im Keller) verursachten thermischenVerlusten. Dieser beträgt im Mittel für alle Anlagen etwa 11 %. Das TRNSYS-Ergebnis erscheintplausibel und von der Größenordnung her realistisch. Die Punktstreuung ist bedingt durch die Verzögerungzwischen Einstrahlung und Wärmeabgabe aus dem Kollektorkreis sowie durch Systemkapazitäten(Kollektorkennlinien aus ITW-Tests nur zum Vergleich (grün und blau) eingezeichnet).
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