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EXPERIMENTELLE UND THEORETISCHE UNTERSUCHUNG DES EINFLUSSES VON SCHICHTLADEEINRICHTUNGEN UND OPTIMIERTER HYDRAULISCHER SYSTEMVERSCHALTUNG AUF DEN SOLAREN DECKUNGSGRAD
Für Kombisysteme mit solarthermischer Anlage stehen verschieden Speicher und entsprechende Be- und Entladekonzepte, z.B. mit internen oder externen Wärmeübertragern und/oder mit internen oder externen Schichtungskonzepten zur Verfügung. In verschiedenen Publikationen wurde der Einfluss des Speicherkonzeptes auf das Gesamtsystem durch Simulationen oder durch vordefinierte Testsequenzen untersucht, die nur einen Teil der in Realität auftretenden Zustände abdecken. Um ein genaueres Bild des Einflusses verschiedener Speicherkonzepte zu erhalten wurde ein Kombisystem in vier verschiedenen Versionen unter realistischen Lastbedingungen im dynamischen Systemtest untersucht. Allen getesteten Systemen gemein sind die Zusatzheizung und die Solarkollektoren sowie das Speichervolumen. Der Unterschied besteht in der hydraulischen Verschaltung der Komponenten sowie den verwendeten Speichern und Be- und Entladekonzepten. Dabei wurden sowohl interne als auch externe Wärmeübertrager untersucht Es wurden zwei extrem unterschiedliche "Philosphien" für Speicher ohne interne Wärmeübertrager betrachtet: Einerseits ein Konzept mit einem komplexen Einbau zur vermeintlich annähernd ideal geschichteten Be- und Entladung (so dass die "externen" Massnahmen wie Leistungsmodulation, geregelte Volumenströme, Umschaltventile für verschiedene Speicherhöhen möglicherweise. kaum relevant sind) und ein "leerer" Speicher ohne Schichtlader, der optional über "externe" Massnahmen mehr oder weniger geschickt be- und entladen wird. Zudem wurde eine Vergleichsmessung an einem "klassischen" Kombispeicher mit internen Wärmeübertragern durchgeführt.
Die Testes zeigten einen beträchtlichen Unterschied im jährlichen Ölverbrauch der Systeme (+/- 5% absolut) zur Deckung einer identischen Last, wobei lediglich die Be- und Entladestrategie der Speicher geändert wurde, während die Komponenten zur Wärmebereitstellung identisch waren. Die Integration des kondensierenden Ölkessels in das Gesamtsystem stellte sich als besonders wichtig heraus, da die Nutzung der latenten Wärme (Kondensationswärme) sehr stark von der Rücklauftemperatur des Kessels abhängt.
Desweiteren wurde gezeigt dass auch in einem hydraulisch und regelungstechnisch optimierten System eine Schichteinrichtung im Speicher den Verbrauch an Zusatzenergie um mehr als 2% (absolut) senkt.
Das getestete System mit internem Wärmeübertrager zur Brauchwarmwasserbereitung (Wellrohr) und ohne interne Schichteinrichtung hatte im Vergleich zu den anderen Tests höhere Speichertemperaturen, insbesondere ein besonders grosses Vorhaltevolumen zur Brauchwarmwasserbereitung, um die Komfortbedingungen zu erfüllen. Dies führte zu einem weniger effizienten System (- 5%) im Vergleich zu einem geschichteten Pufferspeicher mit externen Wärmeüberträgern.