Die in den letzten Jahren erzielte Effizienzsteigerung von thermischen Kollektoren f\u00fchrte einerseits zu den gew\u00fcnschten h\u00f6heren Solarertr\u00e4gen, brachte andererseits aber h\u00f6here thermische Belastungen des Solarsystems im Stagnationsfall mit sich. Vor allem thermische Solarsysteme zur Heizungsunterst\u00fctzung (Kombisysteme) erreichen im Sommer aufgrund des fehlenden Verbrauchs h\u00e4ufig den Zustand der Stagnation. <\/p>\n\n
Da das Gesamtsystem im Stagnationsfall sehr hohen Temperaturbelastungen ausgesetzt ist, kommt es bei ung\u00fcnstigem bzw. falschem Systemdesign h\u00e4ufig zu Sch\u00e4den und Problemen an der Anlage (Sch\u00e4den an Komponenten infolge zu hoher Temperaturbelastung, Abblasen des Sicherheitsventils, Kondensationsschl\u00e4ge, Degradation des W\u00e4rmetr\u00e4gers, etc.). Der Gro\u00dfteil dieser Defekte ist bei entsprechendem Wissen \u00fcber die Vorg\u00e4nge im Stagnationszustand aber bereits in der Planungsphase zu vermeiden. Im Rahmen dieses Projektes wurden mit den 7 beteiligten Industriepartnern konkrete Ans\u00e4tze und L\u00f6sungen zur Erreichung von thermischen Solarsystemen mit unproblematischem Stagnationsverhalten erarbeitet. <\/p>\n\n
Als wichtigste Kenngr\u00f6\u00dfe und Ma\u00dfzahl zur Beurteilung des Stagnationsverhaltens von Kollektoren und Systemen wurde die spezifische maximale Dampfleistung erkannt. Sie erlaubt eine Klassifizierung von unterschiedlichen Kollektortypen bzw. Verschaltungsvarianten sowie die Errechnung der maximalen Reichweite des Dampfes. Den wichtigsten Einfluss auf die spezifische maximale Dampfleistung hat neben der solaren Einstrahlung das Entleerungsverhalten des Kollektors und des Systems. <\/p>\n\n
Anhand zahlreicher Messungen am Versuchsstand der AEE INTEC (innerhalb von zwei Messperioden \u2013 Sommerhalbjahr 2001 und 2002) an repr\u00e4sentativen Einzelkollektoren (1. Messperiode, 6m\u00b2, 6 Typen) sowie an typischen Verschaltungen von Einzelkollektoren (2. Messperiode, 24 m\u00b2, 3 Typen, 8 Varianten) wurden Einfl\u00fcsse auf das Entleerungsverhalten untersucht. Die Klasse der gut entleerenden Kollektoren und Systeme hat bei maximal m\u00f6glicher solarer Einstrahlung eine spezifische maximale Dampfleistung von <= 50 W je m\u00b2 Kollektorfl\u00e4che, die Klasse der schlecht entleerenden Flachkollektoren und Systeme hingegen eine spezifische maximale Dampfleistung von bis zu 120 W\/m\u00b2 (Vakuumr\u00f6hrenkollektor bis 140 W\/m\u00b2).Alle getesteten Verschaltungsvarianten (24 m\u00b2, 3 Typen, 8 Varianten) zeigten gegen\u00fcber demjenigen der Einzelkollektoren nur einen geringen Einfluss auf das Entleerungsverhalten. Allerdings sind dabei Grunds\u00e4tze in der Leitungsf\u00fchrung zu beachten. Der Einsatz gut entleerender Kollektoren und Systeme ist Voraussetzung f\u00fcr stagnationssicheren und damit langen sowie wartungsarmen Betrieb der Systeme.<\/p>\n\n
Neben der Beschaffenheit von Kollektoren, Verschaltung und Rohrf\u00fchrung ist die richtige Anordnung des R\u00fcckschlagventils innerhalb der R\u00fccklaufgruppe (folgende Reihenfolge: R\u00fcckschlagventil \u2013 Anschluss Ausdehnungsgef\u00e4\u00df \u2013 R\u00fccklaufleitung) ein wesentliches Kriterium zum Erreichen niederer spezifischer Dampfleistungen.Ist bei einem bestimmten System die errechnete Dampfreichweite so gro\u00df, dass temperaturempfindliche Bauelemente erreicht werden k\u00f6nnen, so wurden einige praxistaugliche Ma\u00dfnahmen erarbeitet, diese zu begrenzen. Die aus heutiger Sicht g\u00fcnstigste ist der Einsatz eines preiswerten einfachen Stagnationsk\u00fchlers vor dem Ausdehnungsgef\u00e4\u00df, der in geeigneter geod\u00e4tischer Lage montiert, ohne Einsatz von Hilfsenergie, die Dampfreichweite auf unkritische Bereiche einschr\u00e4nkt. Innerhalb der vorliegenden Arbeit wurden die bisher \u00fcblichen Dimensionierungsrichtlinien f\u00fcr das Membranausdehnungsgef\u00e4\u00df, unter Ber\u00fccksichtigung der Vorg\u00e4nge w\u00e4hrend des Stagnationszustandes, entscheidend modifiziert und in einfachen Termen praxistauglich zusammengefasst. <\/p>\n\n
Als eine der Quellen von Kondensationsdruckschl\u00e4gen wurden Dampfblaseneinschl\u00fcsse verursacht durch Mischung eines Dampf- und eines Fl\u00fcssigkeitsstromes im Bereich von T-St\u00fccken innerhalb des Kollektors und im Verlaufe der vom Dampf erreichten Rohrleitungen erkannt. Ebenso verursachen Kondensatansammlungen in Rohrsenken und l\u00e4ngeren horizontalen Leitungen Kondensationsschl\u00e4ge. Gut entleerende Kollektoren und Systeme sowie konsequent fallende Verlegung von Rohrleitungen minimieren die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Druckschl\u00e4gen. Obwohl Kondensationsdruckschl\u00e4ge akustisch stark st\u00f6rende Ereignisse darstellen k\u00f6nnen, wurden bei den vorliegenden hochfrequenten Messungen (Aufl\u00f6sung 20 ms) keine unzul\u00e4ssigen Druckbelastungen von Systemkomponenten festgestellt. <\/p>\n\n
Die in der ersten Messperiode (Sommerhalbjahr 2001) eingesetzten W\u00e4rmetr\u00e4germedien wurden analytisch untersucht und mit den gemessenen thermischen Stagnationsbelastungen verglichen. Dabei zeigte sich ein eindeutiger Zusammenhang zwischen analytisch nachweisbarem Abbau der Reservealkalit\u00e4t und der thermischen Belastung der Restfl\u00fcssigkeitsmenge im Stagnationsfall. Autoklaventests bei Temperaturen von 160 \u00b0C, 200 \u00b0C und 235 \u00b0C \u00fcber einen Zeitraum von 6 Wochen an den beiden eingesetzten Medien TYFOCOR\u00e2 LS und TYFOCOR\u00e2 L zeigten den thermischen Abbau und die Belastungsgrenzen. Auf die Praxis \u00fcbertragen best\u00e4tigen die Ergebnisse der W\u00e4rmetr\u00e4geruntersuchungen die Notwendigkeit einer m\u00f6glichst vollst\u00e4ndigen Entleerung der Kollektoren im Stagnationsfall, sodass das Medium – wenn \u00fcberhaupt, dann nur in m\u00f6glichst geringer Menge w\u00e4hrend des “Leersiedens” – erh\u00f6hten Temperaturen unterworfen ist. <\/p>\n\n
Die Ergebnisse dieses Projektes wurden bei 5 internationalen Veranstaltungen sowie in 2 Fachmagazinen ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":2758,"parent":0,"menu_order":0,"template":"","class_list":["post-2839","project","type-project","status-publish","has-post-thumbnail","hentry"],"acf":[],"yoast_head":"\n