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Publikationen

Entwicklung von Kunststoffkollektoren: Grundlegende Fragestellungen und Ergebnisse eines Forschungsprojektes

S. Brunold / 2010 / de

Die Fertigung heutiger Flachkollektoren ist noch immer vergleichsweise wenig automatisiert. Die verwendeten Materialien sind vorwiegend Kupfer, Aluminium und Glas, welche insbesondere in jüngster Vergangenheit einer massiven Preissteigerung unterlegen sind. Beide Aspekte, sowohl Materialwahl als auch Fertigungsprozess, bergen daher noch erhebliches Potenzial zur Kostenreduktion. Eine Umstellung auf Kunststoffe als Hauptbestandteil von Kollektoren, würde diese beiden Aspekte radikal ändern. Da aber Polymere nicht von vornherein kostengünstige Materialien sind, muss deren Einsatz, insbesondere unter Berücksichtigung der speziellen Produktionstechniken, sorgfältig geplant werden. Aufgrund der - in der Regel - hohen Werkzeugkosten in der Kunststoffverarbeitungstechnik, muss das Kollektordesign für eine Massenfertigung ausgelegt werden. Der Materialeinsatz muss, unter Berücksichtigung der spezifischen Kosten, minimiert werden.

Paper

Wärmeabwurf aus einer solarthermisch getriebenen LiBr-H2O Absorptionskältemaschine durch gepulstes Besprühen eines Trockenkühlers mit Wasser

P. Gantenbein, R. Helfenberger, E. Frank / 2010 / de

In einem offenen Kühlturm ist der Kühleffekt hauptsächlich durch die Verdampfung von Wasser aus dem Kühlfluid des Maschinekühlkreislaufes in den Luftstrom bestimmt und das Kühlwasser kann theoretisch bis auf den Kühlgrenzabstand die Kühlgrenztemperatur des Umgebungsklimas erreichen. Der sich anreichernde Kalk und die Ansammlung von Schmutz müssen über regelmässige Ausschwemmung abgeführt werden. In einem zum Hybrid-Kühler ausgebauten Trockenkühler wird der effiziente Kühleffekt der Wasserverdampfung genutzt und bei entsprechender Dosierung kann gleichzeitig der Wasserverbrauch reduziert werden. Ein Trockenkühler wurde dazu mit einem Düsen-Sprühsystem ausgerüstet. Ein gepulstes Besprühen der Wärmetauscher-Lamellen wurde realisiert. Die Kühlmittel-Rücklauftemperatur zur Absorber- Kondensatoreinheit der Absorptionskühlmaschine wird jener aus dem offenen Kühlturm angenähert.

Paper

Entwicklung einer Testprozedur zum systematischen Vergleich von Frischwassermodulen

F. Ruesch, E. Frank / 2010 / de

In den letzten Jahren hat die Marktpräsenz von Frischwassermodulen insbesondere in Deutschland stark zugenommen. Ein Vergleich der angebotenen Produkte ist aber schwierig, da es sowohl an einheitlichen Referenzbedingungen zur Charakterisierung von Frischwassermodulen als auch an einer unabhängigen Testinstanz fehlt. Am SPF wird daher eine Testprozedur zum systematischen Vergleich von Frischwassermodulen entwickelt. In diesem Papier werden sowohl der installierte Teststand als auch erste Messungen an handelsüblichen Modulen vorgestellt.

Paper

Systematische Gliederung der Systemkombination von solarthermischen Anlagen und Wärmepumpen

M. Haller, E. Frank, C. Trinkl, W. Zörner / 2010 / de

Im Anfang 2010 gestarteten Task 44 des Solar Heating and Cooling Programmes der Internationalen Energieagentur IEA werden kombinierte Solarthermie-Wärmepumpen-Systeme eingehend untersucht und weiter entwickelt. Um einerseits einen systematischen Überblick über die vielfältigen Variationen der Kombination zu geben und andererseits eine Grundlage für die Abwägung von Vor- und Nachteilen der verschiedenen Lösungen aus technischer Sicht zu ermöglichen, bedarf es eines systematischen Gliederungskonzeptes. In dieser Arbeit wird, ausgehend von einem Überblick über bisherige Einteilungen, ein weiterführender Ansatz für die systematische Gliederung und Darstellung solcher Systeme präsentiert.

Paper

Experimentelle und numerische Untersuchungen von eingetauchten Wärmeübertragern zur Be- und Entladung von Warmwasserspeichern

W. Logie, A. Reber, E. Frank, M. Y. Haller / 2010 / de

Die Wahl der richtigen Konstruktions- und Dimensionierungsparameter für eingetauchte Wärmeüberträger (engl. Immersed Heat Exchanger - IHX) ist von zentraler Bedeutung für die Be- und Entladung von Warmwasserspeichern (engl. Thermal Energy Storages - TES). Vor allem bei der Beladung mittels solarthermischen Kollektoren treten stark variierende Beladezustände auf, welche die Bestimmung der optimalen Geometrie und Dimensionierung des IHX zu einem komplexen Problem machen. Üblicherweise werden hierzu semi-empirische Auslegungsformeln verwendet, die auf ältere Untersuchungen an horizontal gewickelten IHX zurückgehen. Die hier vorgestellten Arbeiten bieten die Grundlage zu Untersuchungen welche zeigen sollen, inwiefern diese Faustformeln auf die inzwischen weiterentwickelten Modelle und Betriebsbedingungen von Warmwasserspeichern noch zutreffen.

Paper

Erweiterte Systembewertung mit dem Concise Cycle Test am Beispiel von PelletSolar

R. Haberl, L. Konersmann, E. Frank / 2010 / de

Der am SPF entwickelte Concise Cycle Test ist eine dynamische Methode zur Prüfung solarunterstützter Heizungssysteme. Diese Methode wurde erweitert, um neben den energetischen auch die emissionstechnischen Kennwerte des Systems zu ermitteln. In diesem Beitrag wird die Vorgehensweise zur Prüfung am Beispiel einer Heizungsanlage gezeigt, die einen Pelletkessel als Nachheizung enthält. Dabei wird gezeigt, dass die Emissionen eines Pelletkessels von dessen Einbindung in das Gesamtsystem abhängen und durch verschiedene Betriebsweisen stark variieren können. Die Methode ist auch auf Systeme mit anderen Energieträgern wir Gas oder Öl anwendbar und bietet die Möglichkeit der ganzheitlichen Betrachtung und Bewertung von Heizsystemen.

Paper

Holistic System Testing – 10 Years of Concise Cycle Testing

R. Haberl, E. Frank / 2009 / en

Das SPF berichtet über die Erfahrungen von 10 Jahre Systemtest. Die ganzheitliche Betrachtung eines Heizsystems ist in der Art wie es das SPF macht einzigartig. Es zeigt auf wie gut die einzelnen Komponenten eines Systems aufeinander abgestimmt sind und wie effizient das ganze System ist.

Paper

Potential Improvement in the Design of Immersed Coil Heat Exchangers

W. Logie, E. Frank / 2009 / en

Die Wahl der richtigen Konstruktions- und Dimensionierungsparameter für eingetauchte Wärmeübertrager ist von zentraler Bedeutung für die Be- und Entladung von Warmwasserspeichern. Die vor allem bei der Beladung mittels solarthermischer Kollektoren auftretenden variierenden Bedingungen (Volumenströme, Temperaturen) haben bislang die Verwendung semi-empirischer Funktionen für Konstruktion und Auslegung induziert. Diese Erfahrungswerte sind für die inzwischen weiterentwickelten Varianten und Dimensionen der Be- und Entladung von Warmwasserspeichern nur noch bedingt verwendbar. Das SPF Paper enthält eine Marktanalyse mit Erläuterungen des heutigen Trends bei Auslegungen von eingetauchten Wärmeüberträgern und diskutiert ein Vorgehen zur Erweiterung des heutigen Wissenstands.

Paper

Solar Water Disinfection (Sowadis)

L. Konersmann, E. Frank / 2009 / en

Weltweit sterben jährlich 5 Millionen Menschen an den Folgen von verunreinigtem Trinkwasser (WHO 2008). Vor diesem Hintergrund hat sich das SPF das Ziel gesetzt, eine solarthermisch betriebene Anlage zur Wasserdesinfektion zu entwickeln. Mittlerweile wurde ein langzeit-getesteter und funktionsfähiger Prototyp fertiggestellt. Aktuell wird die Wasserdesinfektions-Anlage an ausgewählten Standorten in Entwicklungsländern implementiert. Neben der technischen Funktionsfähigkeit werden dabei in Zusammenarbeit mit den lokalen Organisationen auch soziale Aspekte mitberücksichtigt.

Paper / Factsheet

Energy Efficiency of Combined Pellets and Solar Heating Systems for Single Family Houses

M. Haller, L. Konersmann / 2008 / en

The potential for combined biomass and solar heating systems for domestic hot water preparation and room heating is large. The energetic performance of these systems is largely influenced by hydraulic setup and control. The effect of these interactions has been evaluated with dynamic system tests in the laboratory. Simulations were performed with a measurement-validated model to assess the annual performance of different system-setups. Based on results obtained from pellet boiler measurements a new model for the boiler was elaborated, taking into account reduced efficiency under part load operation and increased electricity use in on/off cycling operation. System tests and simulation results have shown that the use of solar thermal energy in combination with a pellet heating system reduces burner starts, fuel use and electricity consumption considerably. The combined system was synergetic because solar gains reduced inefficient boiler operation during spring, summer and autumn.