Modellierung und Auslegungsoptimierung unabgedeckter Solarkollektoren für die Vorerwärmung offener Fernwärmenetze

Frank, Elimar

kassel university press, ISBN: 978-3-89958-372-4, 2008, 192 Pages

URN: urn:nbn:de:0002-3727

Zugl.: Kassel, Univ., Diss. 2007

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Content: Die Erwärmung von Beckenwasser in Freibädern mit unabgedeckten Kollektoren führt in Deutschland bei geeigneter Auslegung und Installation zu Wärmepreisen, die deutlich unter den mit fossilen Brennstoffen erreichbaren Wärmepreisen liegen. Diese einfache und robuste Technologie ist jedoch weitgehend auf geringe Unterschiede zwischen mittlerer Fluid- und Umgebungstemperatur beschränkt. In der vorliegenden Arbeit wird der Einsatzbereich unabgedeckter Kollektoren von den bekannten Anwendungen ausgehend auf eine neue und ökonomisch wie ökologisch äußerst vielversprechende Anwendung erweitert: Die Vorerwär-mung von Frischwasser für offene Fernwärmenetze, die in zahlreichen Großstädten der Gemeinschaft Unabhängiger Staaten betrieben werden.

Die außergewöhnlichen Betriebsbedingungen dieser neuartigen Anwendung bringen neue Herausforderungen mit sich. So müssen zum einen die etablierten Modellierungsansätze für das thermische Verhalten des unabgedeckten Kollektors erweitert und hinsichtlich ihrer Gültigkeit geprüft werden, und zum anderen müssen speziell im Hinblick auf Großanlagen Auslegungsrichtlinien für die veränderten Betriebsbedingungen abgeleitet und weiterentwi-ckelt werden.

In der vorliegenden Arbeit wird die Anwendung unabgedeckter Kollektoren in Verbindung mit offenen Fernwärmenetzen und die Erweiterung des Systemansatzes zu Multikomponen-tensystemen beschrieben. Es wird die Entwicklung eines einfachen thermischen Rechenmo-dells für unabgedeckte Kollektoren vorgestellt, das auf physikalischen Parametern basiert und für verschiedenste Betriebsbedingungen angepasst werden kann. Darüber hinaus werden zwei unterschiedliche und automatisierte methodische Ansätze entwickelt, mit denen ein Feld unabgedeckter Kollektoren thermisch und hydraulisch so ausgelegt werden kann, dass der solare Wärmepreis minimiert wird.

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