Thermische Solaranlagen

Prof. Dr. Ing. Nikolai V. Khartchenko war 40 Jahre lang an der Akademie der Wissenschaften der Ukraine und an Bauingenieurinstituten in Kiew und Moskau tätig. Wissenschaftlich arbeitete er auch an der Technischen Universität Berlin, TFH Berlin und FTHW Berlin, lehrte und forschte an der University of Zambia und University of Botswana.

Das vorliegende Buch kann als Lehrbuch filr Studierende und als Fachbuch fdr Ingenieure benutzt werden. Es soll Studierenden und Einsteigem in das Fachgebiet Solartechnik Kenntnisse aus der Thermodynamik, WiirmeUbertragung und St- mungslehre in kompakter Form vermitteln, die die Grundlage fUr das Verstehen der Vorglinge in den Komponenten der Solaranlagen bilden. Photovoltaik-Anlagen werden erglinzend kurz behandelt. Das Buch beschreibt den ilktuellen Entwickiungsstand der thermischen Solar technik, der modemen Kollektoren, Wiirmespeicher und anderer Einrichtungen. Weitere Informationen k6nnen del: Literatur im aktuellen Schriftenverzeichnis entnommen werden, auf die im Text verwiesen wird. Das Buch beschreibt die Anwendung der anerkannten Verfahren zur Berech nung und Planung aktiver und passiver Solaranlagen. Verfahren filr die Wirt schaftlichkeitsanalyse und Optimierung der Solaranlagen werden auch dargestellt. In allen Kapiteln werden nach wichtigen Abschnitten zahlreiche Anwendungs beispiele gegeben, die die theoretische Darstellung verdeutlichen und erglinzen. Ais Arbeitshilfen sind die Tabellen und Diagramme im Text und im Aohang ge dacht, denen man alle wichtigen Daten zur Berechnung und Auslegung von ther mischen Solaranlagen entnehmen kann. Die Klima-und Strahlungsdaten filr alle Gebiete der Welt, insbesonders fUr Deutschland und Europa, sind in einer solchen Form dargestellt, daB sie direkt zur Berechnung verwendet werden k6nnen. Dane ben finden sich die Stoffwerte der glingigen Wiirmetrager und Wiirmespeicherme dien. Auf diese Weise werden dem Benutzer umfassende Unterlagen zur Planung thermischer Solaranlagen zur Verfilgung gestellt. Berlin, Mai 1995 Nikolai Khartchenko Inhalt Symbolverzeichnis .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XI . . . . . . . . .

Das Buch kann inhaltlich in 3 Teile aufgeteilt werden: 1. Physikalische Grundlagen der Solartechnik, insbesondere moderne Konzepte von Solarkollektoren und Wärmespeicher für Nieder-, Mittel- und Hochtemperatur-Anwendungen. 2. Technische und wirtschaftliche Aspekte solarthermischer Anlagen zur Brauchwasser- und Schwimmbaderwärmung, Heizung und Kühlung, Nahwärmeversorgung, Stromerzeugung, Meerwasserentsalzung, Trocknung und Wasserförderung. 3. Verfahren zur Berechnung, Planung und Auslegung der Niedertemperatur-Solaranlagen. Für Praktiker und Studenten.

Symbolverzeichnis XI.- 1 Sonnenstrahlung.- 1.1 Extraterrestrische Sonnenstrahlung und Solarkonstante.- 1.2 Sonnenenergieangebot auf der Erdoberfläche.- 1.3 Direktstrahlung auf geneigte Flächen.- 1.4 Stündliche und tägliche Gesamtstrahlung auf geneigte Flächen.- 1.5 Berechnung der stündlichen Global- und Diffusstrahlung von Tageswerten.- 2 Physikalische Grundlagen der Solartechnik.- 2.1 Thermodynamik in Anwendung an thermischen Solaranlagen.- 2.2 Wärmeübertragung in Anwendung an thermischen Solaranlagen ...- 3 Niedertemperatur-Solarkollektoren.- 3.1 Einteilung von Solarkollektoren.- 3.2 Aufbau von Flachkollektoren.- 3.3 Optische Eigenschaften von Solarkollektoren.- 3.4 Thermische Prozesse in Niedertemperatur-Kollektoren.- 3.5 Leistungsfähigkeit von Solarkollektoren.- 3.6 Evakuierte Solarkollektoren.- 3.7 Prüfung von Solarkollektoren.- 4 Konzentrierende Solarkollektoren . r..- 4.1 Konzentrations Verhältnis, Absorbertemperatur und optischer Wirkungsgrad eines konzentrierenden Kollektors.- 4.2 Nutzwärmeleistung und Wirkungsgrad von konzentrierenden Kollektoren.- 4.3 Kollektoren mit niedrigem Konzentrationsverhältnis.- 5 Langzeit-Leistungsfahigkeit von Solarkollektoren.- 5.1 Nutzbarkeitsgrad eines Solarkollektors.- 5.2 Verallgemeinerter Nutzbarkeitsgrad eines Solarkollektors.- 5.3 Energieertrag eines Solarkollektors.- 6 Energiespeicher.- 6.1 Arten von Energiespeichem und ihre Bewertungsgrößen.- 6.2 Wärmespeicher für Niedertemperatur-Solaranlagen.- 6.3 Latentwärmespeicher-Kenngrößen, Speichermedien, Wärmeübertragung.- 6.4 Mittel- und Hochtemperatur-Wärmespeicher.- 6.5 Thermochemische Energiespeicher.- 7 Wirtschaftlichkeitsanalyse von Solaranlagen.- 7.1 Jährliche Kosten für die Solarenergie.- 7.2 Wirtschaftliche Bewertungskriterien fürSolaranlagen.- 7.3 Optimierung der Kollektorfläche einer Solaranlage.- 8 Solaranlagen zur Brauchwasser- und Schwimmbaderwärmung.- 8.1 Solare Schwerkraftanlagen zur Wassererwärmung.- 8.2 Solaranlagen mit integrierten Speicher-Kollektoren.- 8.3 Zwangsumlauf-Solaranlagen zur Warmwasserbereitung.- 8.4 Energieertrag einer Solaranlage zur Wassererwärmung und Zusatzenergiebedarf.- 8.5 Langzeit-Leistungsfähigkeit offener Solaranlagen.- 8.6 Nutzung der Sonnenenergie zur Schwimmbaderwärmung.- 9 Solarheizungssysteme.- 9.1 Aktive Solarsysteme zur Unterstützung der Raumheizung.- 9.2 Systeme zur passiven Sonnenenergienutzung.- 9.3 Heizungsanlagen auf Basis von Solarkollektoren und Wärmepumpen.- 10 Solare Kühlung.- 10.1 Solare Kompressions-Kälteanlagen.- 10.2 Solare Absorptions-Kälteanlagen.- 10.3 Solare Adsorptionskühlung, passive und thermoelektrische Kühlung.- 10.4 Thermodynamische Berechnung einer solaren Absorptions-Kälteanlage.- 10.5 Berechnung der Kühllast für solare Klimaanlagen.- 11 Solare Nahwärmeversorgungssysteme.- 11.1 Aufbau und Komponenten von solaren Nahwärmesystemen mit saisonalen Wärmespeichern.- 11.2 Technische Daten der solarunterstützten Nahwärmesysteme.- 11.3 Energetische Kenngrößen und langfristige Leistungsfähigkeit von ZSHASW.- 11.4 Berechnung der Wärmeverluste saisonaler Wärmespeicher.- 11.5 Planung und Auslegung der ZSHASW.- 12 Berechnung und Auslegung von Solaranlagen zur Heizung und Warmwasserbereitung.- 12.1 Das f-Chart-Verfahren zur Berechnung von solaren Heizungs- und Warmwasserbereitungsanlagen.- 12.2 Rechnerunterstützte Auslegung und Optimierung der Solaranlagen.- 12.3 Das ø-f-Chart-Verfahren für die Berechnung von Solaranlagen.- 12.4 Auslegung der Niedertemperatur-Wärmespeicher.- 12.5 Auslegung der Wärmetauscher fürSolaranlagen.- 12.6 Strömungstechnische Berechnungen von Solaranlagen.- 12.7 Auslegung eines Ausdehnungsgefässes.- 12.8 Zusatzheizung, Regel- und Steuerungseinrichtungen.- 13 Berechnung und Auslegung von passiven Solarheizsystemen.- 13.1 Empirische Berechnungsverfahren für passive Solarheizsysteme.- 13.2 Berechnung des monatlichen Zusatzenergiebedarfs eines Gebäudes mit passivem Solarheizsystem.- 13.3 Auslegung von passiven Solarheizsystemen aufgrund der Erfahrungsdaten.- 14 Solarthermische Kraftanlagen zur Stromerzeugung.- 14.1 Solarfarm-Kraftanlagen.- 14.2 Solarturm-Kraftanlagen.- 14.3 Andere Arten von solarthermischen Kraftanlagen.- 14.4 Direkt-Umwandlung der Sonnenstrahlung in elektrische Energie.- Solaranlagen für südliche Regionen.- 15.1 Solare Trocknungsanlagen.- 15.2 Meer-und Brackwasserentsalzung mit Sonnenenergie.- 15.3 Kochen mit Sonnenenergie.- 15.4 Wasserpumpen mit solarthermischem Antrieb.- Tabellenanhang.- Stichwortverzeichnis.