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Solarthermie

Solare Trinkwassererwärmung des HBK Singen

Das unten dargestellte Prinzipschaltbild zeigt vereinfacht die Solaranlage mit den dazugehörigen Systemkomponenten. Das gesamte System ist in drei verschiedene Kreise unterteilt: den Kollekterkreislauf, den Pufferspeicherkreislauf und den Trinkwasserkreislauf. 

Das 264 m² große Kollektorfeld besteht aus 20 Kollektormodulen, unterteilt in vier parallele Teilfelder mit jeweils fünf in Reihe geschalteten Kollektoren. Die Kollektoren sind nach Südosten ausgerichtet (-52°) und mit einer Neigung von 30° als "Solar-Roof" auf das Dach der Heizzentrale montiert.

Das Wasser-Glykol-Gemisch im Kollektorkreis wird durch die eingestrahlte Sonnenenergie erwärmt und mittels einer Umwälzpumpe (P1) zum Beladewärmetauscher (WT1) gefördert. Über den Beladekreis fördert die Beladepumpe (P2) die Energie in die drei Solar-Pufferspeicher mit je 5.000 Liter Inhalt.

Die Pufferspeicher werden nacheinander beladen. Pufferspeicher 1 ist der Vorrangspeicher. Kann dieser Pufferspeicher auf Grund einer zu geringen Temperaturdifferenz nicht mehr beladen werden, schalten die Ventile auf Beladung von Speicher 2. Speicher 3 wird als letztes beladen. Die Entnahme zum Wärmetauscher WT1 erfolgt immer aus dem Speicher 3 (kältester Speicher). So stellt sich eine gute Schichtung ein und die Wärme kann schnell bei hoher Temperatur genutzt werden.

Die Entladung der Pufferspeicher, d. h. die Abgabe der gespeicherten Energie an das Trinkwasser, erfolgt über einen zweiten externen Plattenwärmetauscher (WT2). Bei ausreichender Temperaturdifferenz zwischen Pufferspeichern und Trinkwasserspeichern schaltet die Entladepumpe P3 ein. Dadurch wird dem Speicher 1 oben, wo sich die höchste Temperatur einstellt, solarerwärmtes Wasser entnommen. Der Rücklauf vom WT2 wird in den Speicher 3 geführt. Gleichzeitig mit P3 schaltet die trinkwasserseitige Umwälzpumpe P4 ein, die das Trinkwasser aus den Trinkwasser-Vorwärmspeichern (Speicher 3 und 4) mit jeweils 1.000 Litern Inhalt über den Entladewärmetauscher WT2 fördert. Dort wird das Trinkwasser solar erwärmt und anschließend wieder in die Speicher eingeladen.

Wird Warmwasser gezapft, strömt das erwärmte Trinkwasser aus den Vorwärmspeichern in die zwei nachgeschalteten Nachheizspeicher mit jeweils 1.000 Liter Inhalt. In diesen kann bei Bedarf durch zusätzliche konventionelle Heiztechnik auf die geforderte Warmwasser-Solltemperatur erwärmt werden. Die konventionelle Heiztechnik besteht aus einer Folgeschaltung von BHKW und Gas-Heizkessel. Reicht die Sonnenenergie nicht aus, schaltet sich zuerst das BHKW ein. Wenn auch dieses den Bedarf nicht decken kann, wird der Gas-Heizkessel dazu geschaltet.

Zur Legionellendesinfektion wird täglich gegen 23.00 Uhr die Legionellenschaltung in Betrieb genommen. Dazu schaltet ein Umschaltventil auf Durchgang zu den Vorwärmspeichern und alle vier Trinkwasserspeicher werden mit nachgeheiztem Trinkwasser durchströmt, bis in allen Speichern 70°C erreicht sind. Danach schaltet das Ventil wieder auf Durchgang zu den Nachheizspeichern, so dass die Vorwärmspeicher nicht mit Nachheizwasser durchströmt werden.

 

Vereinfachtes Hydraulikschema der Solaranlage HBK Singen

Kennwerte der Solaranlage

Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Kennwerte der Solaranlage des HBK Singen.

Projektdaten
Fläche264 m²
KollektorenartSolar-Roof-Flachkollektoren
Pufferspeicher3 x 5.000 l
Projektkosten183.759,- € (696,- €/m²)
Wärmetauscher2 Plattenwärmetauscher
Vorwärmspeicher2 x 1000 l
Ausrichtung / NeigungSüdost (-52°)/ 30
Minimale Nutzwärmekosten0,15 €/kWh
Maximaler solarer Ertrag109.922 kWh/a (416 kWh/m²a)

 

Das folgende Pdf-Dokument gibt detailliert Aufschluss über alle Anlagenkennwerte der Solaranlage des HBK Singen. Dazu zählen die Kollektoren, die Verrohrung, der Wärmeträger im Kollektorkreis und die Wärmetauscher zwischen den Systemkreisen.

Messtechnik

Das folgende Messstellenschema zeigt die jeweiligen Mess- und Regelfühler des Systems. Die Regelfühler sind zwingend zur Funktion des gesamten Systems notwendig, die Messfühler dienen zur erweiterten Funktionskontrolle der Solaranlage.

Messstellenschema der Solaranlage des HBK Singen

DATAPOOL bietet Zugriff auf unsere Messdaten-Server

Über unsere Seite DATAPOOL haben Sie Zugriff auf ausgewählte Daten der Solaranlage. Nutzen Sie verschieden Darstellungen wie Liniengraphiken, Carpetplots oder Scatterplots. 

Das Hegau-Bodensee-Klinikum Singen finden Sie auf der Seite Datapool im Bereich Solarthermie.

Im Schema oben bzw. hier sind die einzelnen Messpunkte des Datapools verzeichnet. 

Außerdem finden Sie hier die Messstellenliste.

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