Die folgende, vorlesungsbegleitende Ausarbeitung Projektierung einer Solarthermieanlage für ein Studentenwohnheim am Standort Osnabrück wurde im Rahmen des Moduls Projektierung technischer Systeme im fünften Semester am Institut für duale Studiengänge der Hochschule Osnabrück angefertigt. Ziel der Ausarbeitung ist die Projektierung einer solarthermischen Anlage zur Warmwasserunterstützung für ein Studentenwohnheim inklusive Angebotserstellung.
Mit Hilfe einer Grobauslegung und der Simulationssoftware "GetSolar" werden zwei verschiedene Kollektortypen ausgewählt, für die eine genauere Projektierung durchgeführt wird. Durch verschiedene Berechnungen werden alle benötigten Bauteile wie Speicher, Rohre und MAG jeweils für beide Varianten bestimmt. Nach einem abschließenden Kostenvergleich, der Investitionskosten, staatliche Förderungen und Einsparung fossiler Brennstoffe beinhaltet, wird dem Kunde empfohlen, 20 Kollektoren des Typs SKN 4.0s in einer 2x10 Parallelschaltung auf der Süddachfläche des Studentenwohnheims zu installieren.
Inhaltsverzeichnis
- Aufgabenstellung
- Ausführungsbedingungen
- Ausführungssystem
- Dachflächen
- Erforderliche Heizleistung der Kollektoranlage
- Informationen und vorläufige Berechnungen zu den Kollektoren
- Kollektorarten
- Grobauslegung der Kollektoren
- Vorauswahl
- Feldgröße und -design
- Speicherauslegung
- Auslegung des Leitungssystems und der Pumpe
- Auslegung der Rohrlänge
- Auslegung der Rohrdimension
- Berechnung des Volumenstroms
- Bestimmung der Druckverluste
- Druckverlust des Kollektorfelds
- Druckverlust des Kollektorkreislaufs
- Druckverlust im Solarspeicher
- Gesamter Druckverlust
- Auswahl einer Solarstation
- Membran-Ausdehnungsgefäß
- MAG bei einer Flachkollektoranlage
- Vordruck
- Fülldruck
- Enddruck
- MAG bei einer Vakuumröhrenkollektoranlage
- Stagnation
- Eigensicherheit der Solaranlage
- Solarflüssigkeit
- Variantenauswahl
- Kosten
- Energieeinsparung
- Investitionskosten
- Staatliche Förderung
- Amortisationsrechnung
- Kritische Reflexion
- Fazit
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Projektierung einer Solarthermieanlage zur Warmwasserunterstützung für ein Studentenwohnheim. Ziel ist die Erstellung eines detaillierten Projektvorschlags inklusive Kostenkalkulation und Wirtschaftlichkeitsanalyse. Die Arbeit berücksichtigt verschiedene Kollektortypen und optimiert das Gesamtsystem hinsichtlich Effizienz und Wirtschaftlichkeit.
- Auslegung und Vergleich verschiedener Kollektortypen
- Dimensionierung der Anlagenkomponenten (Speicher, Leitungen, Pumpe)
- Berechnung der Druckverluste und des Gesamtsystemverhaltens
- Kostenanalyse und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
- Bewertung der staatlichen Fördermöglichkeiten
Zusammenfassung der Kapitel
Aufgabenstellung: Dieses Kapitel definiert das Projekt und seine Ziele, nämlich die Planung einer Solarthermieanlage für ein Studentenwohnheim in Osnabrück zur Unterstützung der Warmwasserversorgung. Es legt den Rahmen für die gesamte Projektarbeit fest.
Ausführungsbedingungen und Ausführungssystem: Hier werden die Randbedingungen des Projekts, wie die gegebenen Dachflächen des Studentenwohnheims und die Anforderungen an die Warmwasserversorgung, detailliert beschrieben. Es dient als Grundlage für die folgenden Berechnungen und Entscheidungen.
Erforderliche Heizleistung der Kollektoranlage: Dieses Kapitel beschreibt die Berechnung des Wärmebedarfs des Studentenwohnheims, der durch die Solarthermieanlage gedeckt werden soll. Dies ist essenziell für die Dimensionierung der Anlage.
Informationen und vorläufige Berechnungen zu den Kollektoren: Hier werden verschiedene Kollektortypen vorgestellt und verglichen, um eine geeignete Vorauswahl für die Anlage zu treffen. Die Auswahlkriterien basieren auf technischen Daten, Effizienz und Kosten.
Speicherauslegung: Dieses Kapitel beschreibt die Dimensionierung des Wärmespeichers, der die vom Kollektor erzeugte Wärme puffert und bei Bedarf abgibt. Hier werden wichtige Parameter wie Speichergröße und Wärmeverluste berücksichtigt.
Auslegung des Leitungssystems und der Pumpe: Hier wird das Leitungssystem der Solarthermieanlage dimensioniert, inklusive Rohrlänge, Rohrdurchmesser und Pumpenauswahl. Die Berechnungen berücksichtigen Druckverluste und den notwendigen Volumenstrom.
Bestimmung der Druckverluste: Dieses Kapitel behandelt die Berechnung der Druckverluste in den verschiedenen Komponenten des Systems (Kollektorfeld, Leitungen, Speicher). Die Ergebnisse beeinflussen die Pumpenauswahl und den Anlagenbetrieb.
Membran-Ausdehnungsgefäß: Hier wird die Auslegung des Membran-Ausdehnungsgefäßes (MAG) detailliert beschrieben, das für die Kompensation von Volumenschwankungen in der Anlage verantwortlich ist. Unterscheidungen zwischen Flachkollektor- und Vakuumröhrenkollektoranlagen werden getroffen.
Kosten: Dieses Kapitel beinhaltet eine detaillierte Kostenaufstellung der gesamten Anlage, inklusive Energieeinsparungen und staatlicher Förderungen. Es bildet die Grundlage für die Wirtschaftlichkeitsanalyse.
Amortisationsrechnung: Hier wird die Wirtschaftlichkeit der Solarthermieanlage anhand einer Amortisationsrechnung bewertet. Die Ergebnisse zeigen, wann sich die Investition durch die Energieeinsparungen amortisiert.
Schlüsselwörter
Solarthermieanlage, Warmwasserbereitung, Studentenwohnheim, Kollektor, Speicher, Druckverlust, Kostenanalyse, Amortisation, Fördermittel, GetSolar Simulation.
Häufig gestellte Fragen zur Projektierung einer Solarthermieanlage
Was ist der Gegenstand dieser Arbeit?
Diese Arbeit befasst sich mit der detaillierten Projektierung einer Solarthermieanlage zur Warmwasserunterstützung für ein Studentenwohnheim. Ziel ist die Erstellung eines umfassenden Projektvorschlags, inklusive Kostenkalkulation und Wirtschaftlichkeitsanalyse.
Welche Themen werden behandelt?
Die Arbeit deckt ein breites Spektrum an Themen ab, darunter die Auslegung und den Vergleich verschiedener Kollektortypen, die Dimensionierung aller Anlagenkomponenten (Speicher, Leitungen, Pumpe), die Berechnung der Druckverluste und des Gesamtsystemverhaltens, eine umfassende Kostenanalyse und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung sowie die Bewertung staatlicher Fördermöglichkeiten.
Welche Schritte umfasst die Projektierung der Solarthermieanlage?
Die Projektierung gliedert sich in mehrere Schritte: Aufgabenstellung und Definition der Ausführungsbedingungen, Bestimmung der erforderlichen Heizleistung, Auswahl und Grobauslegung der Kollektoren (inkl. Kollektorarten, Feldgröße und Design), Speicherauslegung, Auslegung des Leitungssystems und der Pumpe (inkl. Rohrlänge, Rohrdimension und Volumenstromberechnung), Bestimmung der Druckverluste in allen Systemkomponenten, Auslegung des Membran-Ausdehnungsgefäßes (MAG), Kostenberechnung (inkl. Energieeinsparung und staatlicher Förderung), Amortisationsrechnung und eine abschließende kritische Reflexion.
Welche Kollektortypen werden betrachtet?
Die Arbeit vergleicht verschiedene Kollektortypen, um den für die Anlage optimalen Typ auszuwählen. Konkrete Kollektorarten werden im Kapitel "Informationen und vorläufige Berechnungen zu den Kollektoren" detailliert beschrieben und verglichen. Die Auswahlkriterien umfassen technische Daten, Effizienz und Kosten.
Wie wird die Wirtschaftlichkeit der Anlage bewertet?
Die Wirtschaftlichkeit wird anhand einer detaillierten Kostenaufstellung, die Energieeinsparungen und staatliche Förderungen berücksichtigt, bewertet. Eine Amortisationsrechnung zeigt, wann sich die Investition durch die Energieeinsparungen amortisiert.
Welche Rolle spielt das Membran-Ausdehnungsgefäß (MAG)?
Das MAG kompensiert Volumenschwankungen im System, die durch Temperaturschwankungen entstehen. Die Arbeit beschreibt die detaillierte Auslegung des MAGs für sowohl Flachkollektor- als auch Vakuumröhrenkollektoranlagen, inkl. Vordruck, Fülldruck und Enddruck.
Wie werden Druckverluste berechnet?
Die Druckverluste werden für das Kollektorfeld, den Kollektorkreislauf, den Solarspeicher und das gesamte System berechnet. Diese Berechnungen sind essentiell für die Auswahl der passenden Pumpe und beeinflussen den Anlagenbetrieb.
Welche staatlichen Förderungen werden berücksichtigt?
Die Arbeit bewertet die Möglichkeiten staatlicher Förderungen für die Solarthermieanlage. Diese Fördermittel werden in die Kostenanalyse und die Wirtschaftlichkeitsberechnung integriert.
Welche Software wurde verwendet? (implizit)
Die Arbeit erwähnt implizit die Verwendung der Software "GetSolar Simulation". Es kann angenommen werden, dass diese Software für Simulationen und Berechnungen im Rahmen des Projekts eingesetzt wurde.
- Citation du texte
- Marvin Acuna Pihan (Auteur), 2014, Projektierung einer Solarthermieanlage am Beispiel eines Studentenwohnheims, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/342770
