ENERGIESYSTEME 1. TEILSOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE Transparente Wärmedämmung Klassifizierung von transparenten bzw. transluzenten

ENERGIESYSTEME 1. TEIL

SOLARSYSTEME ZUR GEWINNUNG VON THERMISCHER ENERGIE

Transparente WärmedämmungKlassifizierung von transparenten bzw. transluzenten Dämm-materialien:

Absorberparallel(Beispiel: Mehrfachverglasung)

Absorbersenkrecht(Beispiel: Wabenstruktur)

Kammerstruktur(Beispiel: Acrylglasschaum)



Transparente Wärmedämmung

homogene Struktur(Beispiel: Aerogel)

Doppelscheiben mitVakuumspalt

Porosität bis zum 97 %; Porengröße < 100 nmUnterdruck von 0,1 bar



Transparente Gebäudeisolierung

Großflächige Fenster oder transparente Wärmedämmungen auf den der Sonne zugewandten Gebäudeseiten verringern als passive Einrichtungen den Wärmebedarf von Gebäuden

Die Gebäudestrukturen selbst dienen als Absorber und Speicher oder zumindest als Pufferspeicher

Durch aktiven Wärmeschutz, Rollos, vor allem auf der Ostseite konnte das Gebäude vor Überwärmung im Sommer geschützt werden



Wärmedurchlasskoeffizient transparenter Isoliermaterialien

A, TA, A

d

B, TB, B

= 5,7 10-8 W/cm2K4

T = Temperatur = Emissionskoeffizient

StrKonvL qqqq

BAStrBABAL TTqqTTTT

dq

???

BABABA

BBA

BAStr TTTTTT

TTq

22

A

44

111

1

11

- Wärmedurchlaßkoeffizient




3

22

4BABA

Def

r

TTTTT

BAStrStr TTkq

dλ StrStr 3

111

4 r

BA

Str Tk

Die reduzierte Temperatur:

die Pseudo-Wärmeleitfähigkeit:

BAStr

Str TTd

q

Bei kleinen Temperaturdifferenzen (TA-TB):

2BA

Mr

TTTT




A, TA, A, A

d

AAAA und 1

BBBB und 1B, TB, B, B

F, TF, F, F, F FFFFF und 1

der Strahlungsaustausch: FBFAFFAA τT ρT εTTσq 4444

F4

F4

F4 2 BAFF TTTq

.T 5,00 44A

4BFF TTq

)1( BA

44445,0 BABAFFA TTsTTq

FFs 5,0

Stationär:




Beim Einbau von n Folien: 44BAnA TTσ sq

n

i eff, i

n

i eff, iBAn εsεεεs 101

111

11

1111

iR,iL,iR,iL,ieff,i τεε/εεε

11 R,iiR,iL,iiL,i ρτ, ερτε

der Gesamtwärmestrom:

BAL

BAnLStrges TTd

λTTσsqqq 44




In quasihomogenen Strukturen:

τ ε, sε

ξ

d

sε n

ss

eff

effn

50

11

111

00

entspricht der Strahlungseindringtiefe in einem Wärmedämmmaterial

BAL

BAM

BALBA

ges TTd

λTT

d/ξ/s

σTTT

d

λ

d/ξ/s

TTσ q

0

3

0

44

1

4

1

d

λ

d/ξ/s

TΛ LM

0

3

1

4der Wärmedurchlasskoeffizient:




die äquivalente Wärmeleitfähigkeit:L

M λ

ξsd

TdΛλ

1114

0

3

für große Dicken des Dämmmaterials:

LM λ ξTλ 34

ξTλ M34

das Wärmedämmvermögen ist um so größer, je kleiner die Eindringtiefe der Wärmestrahlung ist



Gesamtenergiedurchlassgrad

transparente Abdeckung

Absorber, TA

einq

inq

TU

UAgesineinN TTkq qq

inein qq

ein

in

q

q ατ g

UAgeseinN TTkgqq

die Nutzleistung:

der Gesamtenergiedurchgang durch die transparente Abdeckung:

der Gesamtenergiedurchlassgrad:



Gesamtenergiedurchlassgrad

Material Geometrie Transmis-sionsgrad

(diff)

Gesamtenergie-durchlassgrad

(diff)

Wärmeüber-gangskoeffizient

[W/m2K]

KapillarplattenPolykarbonat

10 cm Dicke

3 mm Ø

0,69 ± 0,05 0,71 ± 0,05 0,92 ± 0,03

Kapillar-platten PMMA

5 cm Dicke

3 mm Ø

0,70 ± 0,05 0,78 ± 0,05 1,08 ±0,03

quadr. Waben-struktur

Polykarbonat

10 cm Dicke

4 mm Ø

0,75 ± 0,05 0,82 ± 0,03 1,07 ± 0,03

Aerogelkugel zwischen

PMMA-Platten

0,3/2,0/0,3 cm

0,37 ± 0,03 0,42 ± 0,03 1,09

PMMA = Polymethylmethacrylat



Simulation von Kollektor-Leistungserträgen - f-chart-Methode

immenen zu besttormessungaus Kollek

uegesglRKN Tki FFQ

FK = Kollektorfläche

refl. Str.

am Boden diff. Str.

gl

difS

r.direkte St

gl

difR

β-ρ

β

i

i R

i

i- F

2

cos1

2

cos11

FR = horizontale Richtungskorrektur

RS = horizontale Richtungskorrektur für direkte Solarstrahlungder Solare Deckungsgrad:

fWärmebedar

zenergieSolare Nut

fWärmebedar

ergief-ZusatzenWärmebedarf



Simulation von Kollektor-Leistungserträgen - f-chart-Methode

L

ΔtTkFF

fWärmebedar

steWärmeverluX uegesRK

L

ατΔtiFF

fWärmebedar

meaufnahmesolare WärY

glRK

t = Zeitintervall



Energiekosten bei Solaranlagen

Barwertmethode

n Jahren K0 - ursprüngliches Kapitalz - Zinsfuß Kn - Endwert

nn zKK 10

BWK

z

KK nn

n

1

0

nni/z

KK

11

10

i

z-i

i

zz'

1

11

1

izz'

BW - Barwertfaktor

mit Inflation: i -Inflationsrate

der effektive Jahreszins:

Bei geringeren Inflationsraten:




......

z

K

z

K

z

KK E/aE/aE/a

E

32 111

KE/a - Energiegewinn oder Energieerlös pro Jahr

der Barwert:

der mindest jährliche Energieerlös, der für eine wirtschaftliche Kapitalinvestition K0 erzielt werden muss:

0,

110min0

z

z

zK)(KKK nE/aE

nE/a

z

z

K

)(Ka

110

min

der Annuitätsfaktor:




zan

lim

zan %1001

p=12%/a




1

1111

1110 z

z/ir

z/e

ze

K

Ka

n

nE/a

€/kWh,,

E

aKk

a/FE 170

600

1058,10220

r - Rate von Reparatur- und Wartungsarbeitene - Rate der Energiepreissteigerung

der Mindestenergieerlös pro aufgewendetem Kapital:

Beispiel:

Ea/F=600 kWh/m2a

K0 =1022,58 €/m2

a = 10 %



(1/3) für Kollektoren(1/3) für Speicher- und Kreislaufkomponenten(1/3) für Planungsaufwand und kaufmännische Kosten


500 €/m2



Betriebsergebnisse

Documents

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