Einfluss verschiedener Beladeeinrichtungen auf den Ertrag eines Kombisystems

Bei den in diesem Beitrag betrachteten Kombispeichern wird das Speicherwasser (in der Regel Heizungswasser) über einen internen oder externen Wärmeübertrager vom Wärmeträgermedium des Kollektorkreises erwärmt. Ziel ist es, die Durchmischung des Speicherwassers bei der solaren Beladung zu verringern. Bei thermosyphonisch betriebenen Beladeeinrichtungen hängt der Volumenstrom des Speicherwassers innerhalb der Beladeeinheit von den Temperaturen im Kollektorkreis und im Speicher, sowie vom Druckverlust des Speicherwassers in der Beladeeinheit ab. Die Größen Beladetemperatur und innerer thermosyphonischer Volumenstrom lassen sich daher durch die Konstruktion der Beladeeinheit beeinflussen. Kombispeicher mit verschiedenen Beladeeinrichtungen (intern, extern, thermosyphonisch durchströmt) wurden u.a. bereits von den Solar-Forschungs- und Testinstituten ITW Stutt-gart (z.B. Drück98) und SERC Borlänge, Schweden (z.B. Bales00, Lorenz01) vermessen und modelliert. So beschreibt die von Drück entwickelte Speicher-Simulationskomponente (Drück00) thermosyphonische Strömungen in Beladerohren durch Dichtedifferenzen des Speicherwassers. In dem von Drück verwendeten Speichermodell werden experimentell ermittelte Modell-Parameter verwendet, die den in diesem Beitrag verwendeten Druckver-lustkoeffizienten ähneln. Um die Funktion der untersuchten Komponenten nicht zu beein-flussen, wurden bei den bisherigen Tests jedoch keine Sensoren innerhalb des Speichers eingesetzt. So wurde z.B. der Druckverlust des Speicherwassers in der Beladeeinheit in den oben genannten Arbeiten nicht getrennt vermessen. Die resultierenden Modelle ver-wenden daher lediglich Parameter, die aus 'äußeren' Messungen (z.B. der Ein- und Aus-trittstemperaturen) abgeleitet worden sind. Diese Modelle enthalten daher keine Details, wie geometrische Daten des Strömungskanals, und eignen sich daher nur bedingt für de-tailliertere Untersuchungen und Parameterstudien der Beladeeinrichtungen. Zur Ermittlung der im vorliegenden Beitrag dargestellten Ergebnisse wurde zunächst eine thermosyphonisch durchströmte Beladeeinheit entwickelt, detailliert vermessen und mo-delliert. Die validierten Modelle dienten als Grundlage, um Parameterstudien durchzufüh-ren und die Solarerträge weiterer Bauartvarianten mit z.T. erheblich veränderter Konstruk-tion zu ermitteln. Darüber hinaus wurden Jahressimulationserträge von Kombisystemen mit sogenannten Schichtbeladeeinrichtungen und konventionelle Speicherbeladeverfah-ren verglichen. Detailliertere Ausführungen zur Vorgehensweise und weitere Ergebnisse finden sich in (Jordan02).