Beispiel 1: Konfiguration einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung

Aufgabenstellung:

• Auf dem Neubau eines Bungalows in Aachen soll eine Solaranlage zur Warmwasserbereitung errichtet werden. Der Bungalow wird nach seiner Errichtung von einer 5-köpfigen Familie bewohnt. Die Längsachse des Gebäudes liegt von Südost nach Nordwest. Die Nutzfläche beträgt 240 m².

• Wie groß ist die erforderliche Kollektorfläche?

• In welchem Aufstellwinkel sollen die Kollektoren auf dem Flachdach aufgestellt werden?

• Wie oft wird die Speicher-Temperatur von 35 °C unterschritten?

• Welche Einsparung ein Heizöl ist zu erwarten?

• Welche sonstigen Maßnahmen sollen beim Bau des Hauses beachtet werden?

Die Berechnungen in T*SOL® dienen bei diesen Systemen hauptsächlich zur Ermittlung der zu erwartenden Primärenergieeinsparung sowie des Deckungsanteils der Solaranlage. Ein wichtiges Ergebnis ist auch der Nachweis, dass die Anlage nicht überdimensioniert ist, was sich durch häufiges Erreichen der Maximaltemperatur im Speicher und damit hohen Kollektortemperaturen zeigt.

Anlagendefinition

In der Anlagenauswahl wählen Sie das Großanlagentyp A1.

In der Anlagendefinition laden Sie die Klimadatendatei für Aachen.

Gehen Sie durch Klicken auf den blauen Pfeil rechts unten zum nächsten Dialog, Warmwasserverbraucher. Geben Sie den durchschnittlichen Tagesverbrauch ein. Dieser Wert bezieht sich auf den Betriebszeitraum, der auf der Seite Betriebszeiten angegebenen Betriebszeitraumes ein, in der Regel also den durchschnittlichen Tagesverbrauch eines Jahres.

Für unser Beispiel mit dem Einfamilienhaus in Aachen rechnen wir 5 Personen als Verbraucher und nehmen einen hohen Standard mit 35 Litern pro Person und Tag an, also insgesamt 175 Litern pro Tag, bei einer Temperatur von 50 Grad Celsius. Dieser Tagesverbrauch wird nicht gleichmäßig über den Tag verteilt verbraucht, sondern in bestimmten Intervallen mit unterschiedlichem Zapfvolumen. Dieser Vorgang ist in den Lastprofilen abgebildet. In einer Datenbank sind unterschiedliche Lastprofile hinterlegt, die Sie über die Schaltfläche Auswählen laden können.

Über die Schaltfläche Parameter können Sie dieses Lastprofil kontrollieren und auch verändern.

In unserem Beispiel soll eine Warmwasser-Zirkulation eingebaut werden. Klicken Sie das Auswahlfeld Zirkulation im Kopf der Seite Warmwasserverbraucher > Parameter an. Gleichzeitig erscheint ein neuer Reiter mit der Seite Zirkulation. Machen Sie alle nötigen Angaben.

Damit ist der Dialog Warmwasserverbraucher vollständig ausgefüllt und Sie klicken auf den blauen Pfeil vorwärts und sind im Dialog Anbindung Kollektorkreis. Hier können Sie den Volumenstrom im Kollektorkreis und die Zusammensetzung des Wärmeträgermediums verändern, z. B. um eine low flow Anlage nachzubilden. In diesem Fall würde der Volumenstrom im Kollektorkreis zwischen 10 und 20 l/m²/h betragen.

Durch ein weiteres Klicken auf den blauen Pfeil kommen Sie in den Dialog Kollektorfeld. Über Parameter > Kollektor > Auswählen gelangen Sie in die Kollektordatenbank, aus der Sie unter den dort aufgeführten Herstellern einen Kollektor auswählen. Durch Doppelklick auf den gewünschten Kollektor oder durch OK wird die Auswahl in das Projekt übernommen.

Geben Sie die Angabe der Anzahl der Kollektoren an, dann wird Ihnen die Kollektorfläche angezeigt. Sie entscheiden sich zunächst für 3 Kollektoren mit einer Gesamt-Bezugsfläche von ca. 7 m².

Auf der nächsten Seite Aufstellung finden Sie die Anlagendefinition für die Orientierung des Kollektorfeldes. Der Azimutwinkel ist die horizontale Abweichung zwischen dem geografischen Süden und der Kollektornormalen. In unserem Falle verläuft die Längsachse des Gebäudes von Südost nach Nordwest. Werden die Kollektoren ebenfalls parallel zu dieser Achse aufgestellt, so zeigt die Kollektornormale (die Senkrechte auf die aktive Fläche) nach Südwesten. Der Azimut ist also in unserem Fall der Winkel zwischen Süden und Südwesten, das sind +45 Grad.

Da es sich bei unserem Beispiel um eine reine Warmwasserversorgung handelt, können Sie die Aufstellung der Kollektoren an der größtmöglichen Einstrahlung orientieren. Die absolute Einstrahlung sehen Sie im unteren Teil des Dialogs. Für die Orientierung Südwesten ist sie am größten zwischen einem Aufstellwinkel von 30 bis 35 Grad. Für die Übergangszeit ist es jedoch effektiver, den steileren Winkel zu wählen. Sie können also dem Architekten bereits die Frage nach der Aufstellung beantworten: 35 Grad gegenüber der Horizontalen. Später können Sie diesen Winkel weiter optimieren, indem Sie mehrere Simulationen mit unterschiedlichen Winkeln durchführen und die Ergebnisse miteinander vergleichen.

Falls Sie bereits Informationen über Rohrleitungsführungen vom Heizungskeller zu Dach haben, sind diese im Dialog auf der Seite Verrohrung einzutragen. Falls nicht, können Sie die voreingestellten Werte übernehmen.

Durch Klicken auf den blauen Pfeil kommen Sie zum nächsten Dialog, dem **Bivalent