Installation solarthermischer

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Niedrige Temperatur thermische Solarenergie

Niedrige Temperatur thermische Solarenergie

Solarthermie-Anlagen mit niedriger Temperatur werden als Anlagen mit solarthermischer Energie bezeichnet, die bei Sonnenenergie bei Temperaturen unter 65 ° C Nutzwärme liefern.

Eine Niedertemperatur-Solaranlage besteht aus Solarkollektoren, zwei Wasserkreisläufen (primär und sekundär), Wärmetauscher, Speicher, Ausdehnungsgefäß und Rohren.

Die Zirkulation von Wasser in den Kreisläufen kann durch Thermosiphon erreicht werden, wobei die Dichtedifferenz des Wassers bei verschiedenen Temperaturen oder mittels einer Zirkulationspumpe ausgenutzt wird. Bei einer Umwälzpumpe wird zwar ein externer Beitrag elektrischer Energie benötigt.

Anwendungen der Solarthermie

Niedertemperatur-Solarthermie ist eine Form erneuerbarer Energie, die in vielen Bereichen eingesetzt werden kann, um die Abhängigkeit von anderen nicht erneuerbaren Energiequellen wie Erdgas oder Kohleverbrennung zu reduzieren.

Solarthermie-Systeme mit niedriger Temperatur eignen sich für Anwendungen wie die Beheizung von Schwimmbädern, für den Hausgebrauch (Warmwasser und Heizung), für industrielle Zwecke, die Warmwasser erfordern, jedoch nicht bei einer höheren Temperatur von 65 ° C.

Produktion von Warmwasser (ACS)

Die Hauptanwendung der solarthermischen Energie ist die Erzeugung von Warmwasser für den Haus- und Dienstleistungssektor. Brauchwarmwasser wird bei einer Temperatur von 45 Grad Celsius verwendet. Bei dieser Temperatur können mit flachen Sonnenkollektoren, die als Durchschnittstemperatur 80 Grad Celsius erreichen können, problemlos erreicht werden.

Es wird davon ausgegangen, dass der Abdeckungsprozentsatz des jährlichen Warmwassers für Warmwasser etwa 60% beträgt. Von diesem Prozentsatz wird gesprochen und ist er nicht überlegen, so dass in der Epoche der größeren Sonneneinstrahlung keine Energie entsteht. Die von den Sammlern bereitgestellte Energie muss so sein, dass sie in den günstigsten Monaten zu 100% beiträgt. Der restliche Bedarf, den die Kollektoren nicht bieten, stammt von einem Hilfssystem, das üblicherweise aus Diesel, Gas oder elektrischer Energie besteht. Mit diesem Deckungsgrad reduzieren sich die Amortisationszeiten.

Niedertemperaturheizung

Solarthermie bei niedriger Temperatur kann eine Ergänzung des Heizungssystems sein, insbesondere für Systeme, bei denen die Wasserversorgung bei weniger als 60 ° C liegt.

Für das Beheizen mit Solarstrom ist das System der bestrahlte Fußboden (Rohrkreislauf durch den Boden), da die Temperatur der Flüssigkeit, die durch diesen Kreislauf zirkuliert, etwa 45 ° C beträgt und mit Sonnenkollektoren leicht erreichbar ist .

Schwimmbadwasserheizung

Eine weitere verbreitete Anwendung der Niedertemperatur-Solarthermie ist die Erwärmung von Poolwasser. Die Verwendung von Kollektoren kann eine energetische Unterstützung in Schwimmbädern nach außen ermöglichen, wodurch die Badeperiode verlängert wird, während in Anlagen für den Winterbetrieb in Zeiten niedriger Sonneneinstrahlung ein kleiner Teil der Unterstützung für die herkömmliche Installation bereitgestellt werden kann.

Es ist zu beachten, dass die geltende Gesetzgebung in einigen Ländern nicht die Klimatisierung von Freibädern mit herkömmlichen Energiequellen zulässt, die normalerweise keine erneuerbaren Energiequellen sind.

Für Poolwasserheizungsanwendungen können Sonnenkollektoren ohne Glas verwendet werden. Diese Solarmodule bestehen einfach aus einer Vielzahl kleiner Metall- oder Kunststoffröhren, die in Spulen angeordnet sind, durch die das Wasser zirkuliert.

Diese Kollektoren benötigen keine Schachtel oder Glasabdeckung. Aus diesem Grund ist der Temperaturanstieg um 30 Grad Celsius gering. Die Wärmeverluste sind groß, was die Anwendung auf andere Anlagentypen beschränkt. Flexible Rohre tolerieren den Durchtritt von aggressivem Wasser wie chlorhaltigem Poolwasser, sie können jedoch den mechanischen Belastungen nicht standhalten, die auftreten, wenn Wasser und Kratzer an der Oberfläche gefrieren. Sie sind wirtschaftlicher als flache Solarkollektoren.

Klimaanlage durch Absorptionsmaschinen

Ein Bereich der maximalen Entwicklung von Niedertemperatur-Solarthermieanlagen, der in kurzer Zeit zu sehen sein wird, werden Vakuumkollektoren oder Hochleistungsflugzeuge sein, die Brauchwarmwasser erzeugen, im Winter heizen und mit Maschinen arbeiten Absorption, im Sommer kalt produzieren.

Die Verwendung von Niedertemperatur-Solarthermie für alle diese Systeme zusammen ist der beste Weg, um die Anlage zu nutzen, da die Verwendung von Warmwasser-Warmwasser-ACS und Heizung im Sommer zu einem gewissen Überschuss führt, was zu einer Überhitzung der Anlage führt notwendig, um durch ein System der bestehenden zu vermeiden.

Die Anwendungen der Solarthermie erstrecken sich auch auf den Industriesektor: Warmwasser und Vorwärmen von Brauchwasser, Heizung, Heißluft und Kühlung.

Sonnenstrahlungssammelsysteme

Das Sonnenstrahlungs-Sammelsystem besteht aus miteinander verbundenen Sonnenkollektoren. Seine Aufgabe ist es, Sonnenenergie einzufangen, um sie in Wärmeenergie umzuwandeln und die Temperatur der Flüssigkeit zu erhöhen, die durch die Anlage zirkuliert. 

Der am weitesten verbreitete Typ von Wärmekollektoren ist der flache Solarkollektor, der Temperatursteigerungen von 60 ° C bei reduzierten Kosten erzielt. Diese Kollektoren eignen sich für die Warmwassererzeugung für verschiedene Anwendungen: Brauchwarmwasser, Fußbodenheizung usw.

Der flache Sonnenkollektor besteht aus einer Metallplatte, die bei Sonneneinstrahlung (Absorber) durch Sonnenstrahlung erwärmt wird. Diese Platte ist schwarz, so dass sie die einfallende Sonnenstrahlung nicht reflektiert. Normalerweise befindet sich das Solarpanel in einer Box mit Glasabdeckung. In der Box zirkuliert Wasser durch einen Spiral- oder Rohrkreislauf, so dass Wärme durch einen thermodynamischen Prozess an das Fluid abgegeben wird. Der Effekt, der erzeugt wird, ist dem eines Gewächshauses ähnlich, das Licht der Sonne geht durch die Glasplatte und erwärmt die geschwärzte Platte. Das Glas ist eine "Sonnenfalle", da es die Sonnenstrahlung durchlässt (Kurzwelle), aber die von der geschwärzten Platte (Langwelle) abgegebene Wärmestrahlung nicht austritt und folglich

Es gibt auch die Solar-Vakuumkollektoren auf dem Markt. Sie bestehen aus Metallrohren, die das metallische Rohr abdecken, in dem sich das Arbeitsfluid befindet, wobei zwischen ihnen eine Kammer verbleibt, die als Isolator wirkt. Sie haben eine sehr hohe Ausbeute, aber auch ihre Kosten.

Die Solarthermie-Kollektoren setzen sich aus folgenden Elementen zusammen:

  • Abdeckung: Die Abdeckung muss aus transparentem Material bestehen, in der Regel aus Glas. Es gibt jedoch bestimmte Kunststoffe, die auch mit dem Vorteil verwendet werden können, dass sie kostengünstiger und handlicher sind. Die Funktion der Abdeckung besteht darin, die thermodynamischen Wärmeverluste durch Übertragung durch Konvektion und Strahlung zu minimieren und muss daher eine möglichst hohe solare Durchlässigkeit haben.
  • Luftkanal: Der Luftkanal ist ein Raum, der die Abdeckung der Saugplatte trennt und leer sein kann oder nicht. Um seine Dicke zu berechnen, müssen die Konvektionsverluste und die hohen Temperaturen, die erzeugt werden können, wenn sie zu eng sind, ausgeglichen werden.
  • Absorptionsplatte: Die Absorptionsplatte ist das Element, das Sonnenenergie absorbiert und die Wärme an die Flüssigkeit überträgt, die durch die Rohre zirkuliert. Das Hauptmerkmal der Absorptionsplatte ist, dass sie eine hohe Absorption der Sonnenstrahlung und eine verringerte thermische Emission aufweisen muss. Um diese Anforderung zu erfüllen, werden kombinierte Materialien verwendet, um das beste Absorptions- / Emissionsverhältnis zu erhalten.
  • Rohre oder Kanäle: Die Rohre berühren (manchmal geschweißt) die Absorberplatte, um den Wärmeaustausch durch Wärmeleitung zu maximieren. Die erhitzte Flüssigkeit zirkuliert durch die Rohre und transportiert die Wärme in den Sammelbehälter.
  • Isolierschicht: Die Isolierschicht dient dazu, das System abzudecken, um thermische Verluste zu vermeiden und zu vermeiden. Damit die Isolierung bestmöglich ist, muss das Isoliermaterial eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
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Geändert am: 12. April 2019