Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die globale Klimaerw\u00e4rmung ist weltweit grenzenlos bemerkbar. Dagegen zu wirken und dem Wunsch der Politik nachkommen zu k\u00f6nnen, dass mehr gr\u00f6\u00dfere thermische Solaranlagen mit einem hohen solaren Deckungsanteil installiert werden m\u00fcssen, hat die Kollektorfabrik einen Vakuumr\u00f6hren-Solarluftkollektor entwickelt. Einer der gr\u00f6\u00dften Vorteile dieser Kollektoren ist der stillstandsichere Betrieb. Ziel ist, mit Hilfe von Feldtestanlagen, welche messtechnisch erfasst und ausgewertet werden, der \u00d6ffentlichkeit z. B. auf Tagungen zu zeigen, dass es einfach, sicher und problemlos m\u00f6glich ist, Solaranlagen mit Hilfe der Kollektorfabrik-Luftkollektoren f\u00fcr die Jahres\u00fcbergangszeiten Fr\u00fchling und Herbst auszulegen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUm die Anlagen auszulegen, wurde der Stand der infrage kommenden Geb\u00e4ude erfasst. Vorherige Energiebilanzen wurden ber\u00fccksichtigt. Durch das Fraunhofer ISE wurden die Anlagen mit vorab am Institut untersuchter low-cost-Messtechnik ausgestattet um die W\u00e4rmestr\u00f6me innerhalb der Anlagen zu bestimmen. Die low-cost-Messtechnik umfasst vor allem kosteng\u00fcnstige Volumenstromsensoren und Einstrahlungssensoren.
\nUm die W\u00e4rmemenge im Luftkreis bestimmen zu k\u00f6nnen, wurden Untersuchungen am Luft-Wasser-W\u00e4rme\u00fcbertrager durchgef\u00fchrt.
\nDurch die Fertigung der ersten gr\u00f6\u00dferen Anzahl von Kollektoren f\u00fcr den Feldtest wurden Optimierungen im Materialverbrauch, Zeitaufwand und in der technischen Gestaltung umgesetzt. Optimierungen, welche w\u00e4hrend der Installationsphasen gefunden wurden, wurden bei nachfolgenden Anlageninstallationen umgesetzt. Die Systeme sollten benutzerfreundlich ausgelegt werden und eine einfache Montage gew\u00e4hrleisten. Ferner wurde das Optimierungspotential der Ventilator-W\u00e4rme\u00fcbertrager-Einheit (L.A.-Box) ausgesch\u00f6pft. Die erfassten Messdaten wurden in kurzen Abst\u00e4nden von 1-2 Wochen auf Vollst\u00e4ndigkeit hin \u00fcberpr\u00fcft, um lang anhaltende Datenausf\u00e4lle zu vermeiden. Anhand der Messdaten wurde bei diesen Kontrollen auch der Anlagenbetrieb \u00fcberwacht. In regelm\u00e4\u00dfigen Abst\u00e4nden wurden die gesammelten Messdaten ausgewertet, um bestehendes Verbesserungspotential aufzuzeigen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
F\u00fcr die Installation der Feldtestanlagen wurden 7 Geb\u00e4ude ausgew\u00e4hlt, in denen verschiedene Systemzusammenstellungen realisiert wurden.
\nDer Produktionsprozess der Kollektoren wurde zumindest teilweise automatisiert, was die Produktion der Kollektorkomponenten beschleunigt. Erfahrungen aus dem Montageablauf vor Ort, die ein Optimie-rungspotential aufweisen, flie\u00dfen in konstruktive \u00c4nderungen der Bauteile und in das Montageverfahren ein.
\nNeben dem Kollektor wurde au\u00dferdem die Ventilator-W\u00e4rme\u00fcbertrager-Einheit – die sogenannte Liquid-Air-Box (L.A.-Box) stetig weiterentwickelt und verbessert.
\nDurch die erfolgreiche Verbesserung beider Komponenten k\u00f6nnen fortan einfach aufgebaute Systeme angeboten werden. Zu den Systemen geh\u00f6ren Sensoren, die sich im Betrieb der Feldtestanlagen zur Systemsteuerung durchgesetzt haben. Die Erfahrungen aus dem Feldtest flie\u00dfen ferner in die Auswahl der Systemkomponenten (z. B. Pumpenstation und Speicher) und den Systemaufbau ein.
\nZur Steuerung der Anlagen im Feldtest wurde ein frei programmierbarer Regler ausgew\u00e4hlt, der neben der Solaranlage z. B. auch zur Heizkreissteuerung verwendet werden kann. Dieser Regler wird auch weiterhin in komplexen Systemen eingesetzt werden. Die Verwendung eines handels\u00fcblichen Solarreglers war zu Projektbeginn nicht m\u00f6glich. Zu Projektende auf dem Markt verf\u00fcgbare Produkte erf\u00fcllen zwar die technischen Anforderungen, sind f\u00fcr die Steueraufgaben dieser Anlagen ohne eine Software\u00e4nderung jedoch nicht einsetzbar. Aufgrund der erarbeiteten und getesteten Regelstrategien kann die Software eines auf dem Markt verf\u00fcgbaren Solarreglers an den Betrieb von Vakuumr\u00f6hren-Solarluftkollektoren angepasst werden.
\nDie ausgew\u00e4hlte low-cost-Messtechnik, insbesondere Wirbelstromdurchflusssensoren, wurde aufgrund zufriedenstellender Ergebnisse in ihrer Testumgebung am Fraunhofer ISE konsequent im Feld eingesetzt. Beim realen Einsatz in den verschiedenen Systemen und mit dem verwendeten Solarregler haben sich diese Sensoren jedoch als unzuverl\u00e4ssig erwiesen. Strahlungssensoren haben zum Teil auch in den Nachtstunden ungew\u00f6hnlich hohe Messwerte ausgegeben oder sind nach einiger Zeit ab einer Globalstrahlung > 200 W\/m\u00b2 ausgefallen, was z. B. eine strahlungsabh\u00e4ngige Anlagensteuerung, die bis dahin noch genutzt wurde, ausschlie\u00dft. Wirbelstromdurchflusssensoren, die letztlich auch zur Erfassung der W\u00e4rmemengen genutzt wurden, sind h\u00e4ufig ausgefallen. Zum einen lag das an Sch\u00e4den am Sensor, zum anderen an der fehlerhaften Kommunikation zwischen den Sensoren und der Steuerung, bzw. dem Speicherger\u00e4t. Aufgrund dieser zahlreichen Ausf\u00e4lle haben sich die verwendeten Sensoren, die zwi-schenzeitlich h\u00e4ufig in Solarw\u00e4rmeanwendungen verwendet werden, zur Bestimmung von W\u00e4rmestr\u00f6men innerhalb der Feldtestanlagen und im Rahmen eines Monitorings als ungeeignet erwiesen.
\nAufgrund der Sensorausf\u00e4lle konnten die Daten aus den Feldtestanlagen nicht umfassend ausgewertet werden. Daher wurde eine Projektverl\u00e4ngerung bewilligt, die den Einsatz von W\u00e4rmemengenz\u00e4hlern in zwei der Anlagen erm\u00f6glichte. Da das Messjahr noch nicht abgeschlossen ist, k\u00f6nnen hierf\u00fcr noch keine Ergebnisse vorgelegt werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Im Rahmen der j\u00e4hrlichen Veranstaltung Symposium Thermische Solarenergie wurden das Projekt und Ergebnisse daraus in den Jahren 2009 und 2010 dem Fachpublikum vorgestellt.
\nEin kurzer Bericht wird im Jahresbericht 2011 des Fraunhofer ISE ver\u00f6ffentlicht.
\nF\u00fcr Kunden der Kollektorfabrik kann ein Flyer nach Abschluss des Messjahres in der Anlage Graben0001 erstellt werden. Einzelne Anlagen k\u00f6nnen k\u00fcnftig als Referenz gef\u00fchrt werden.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im durchgef\u00fchrten Feldtest hat sich trotz der fehlerhaften Messdaten gezeigt, dass der Vakuumr\u00f6hren-Solarluftkollektor zusammen mit der L.A.-Box in Anlagen zur Trinkwassererw\u00e4rmung und Heizungsunterst\u00fctzung eingesetzt werden und mit Fl\u00fcssigkeitskollektoren konkurrieren kann.
\nErkenntnisse und Erfahrungen aus dem Feldtest gehen bei der Kollektorfabrik vor allem in die Systemeinbindung des Kollektors und in Regelstrategien, aber auch in die Beschreibung des Montageablaufs, in die Konstruktion der Komponenten und in die Betriebsbestimmungen der Systeme ein.
\nDie eingesetzten Volumenstromsensoren sind f\u00fcr eine grobe Erfassung des Solarertrags f\u00fcr den Anlagenbetreiber, aber nicht f\u00fcr die Bestimmung von Anlagenkennzahlen und ein umfassendes Monitoring geeignet. Der Hersteller dieser Sensoren betreibt inzwischen aktiv Untersuchungen zur Weiterentwicklung und Verbesserung, die bereits bei neueren Serien ber\u00fccksichtigt werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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